FR3100942A1 - Tôle plate pour la fabrication d’un stator de machine électrique tournante - Google Patents

Abstract

Tôle plate pour la fabrication d’un stator de machine électrique tournante Tôle plate (2A, 2B, 2C) d’un stator de machine électrique tournante comprenant une portion annulaire périphérique (4) et des dents (6) s’étendant en saillie de ladite portion en direction du centre (O) de la tôle, chaque dent (6) comportant un corps de dent (7) s’étendant depuis la portion annulaire périphérique (4) et un pied de dent (16) prolongeant une extrémité distale (62) du corps de dent à l’opposé de la portion annulaire périphérique (4), ledit pied de dent (16) comportant une base (17) qui s’étend dans le prolongement radial du corps de dent (7) et des ailettes (19) qui prolongent orthoradialement ladite base (17), caractérisé en ce que le corps de dent présente à son extrémité distale (62), à la jonction entre le corps de dent et le pied de dent, une portion courbe (13), le rayon de courbure de cette portion courbe (13) étant compris entre 2 fois et 20 fois la dimension orthoradiale de l’ailette (19) du pied de dent. Figure pour l’abrégé : figure 4

Description

Tôle plate pour la fabrication d’un stator de machine électrique tournante

La présente invention concerne le domaine des machines électriques tournantes, et plus particulièrement une tôle plate de forme annulaire employée dans la fabrication d’un stator pour machine électrique tournante.

De façon connue, les machines électriques tournantes se composent d’un stator et d’un rotor dont au moins un est équipé d’un bobinage, sous forme d’un enroulement de fil ou d’une pluralité d’épingles formant des éléments conducteurs de ce bobinage et dont l’alimentation en courant permet de générer un champ électromagnétique apte à permettre le mouvement du rotor par rapport au stator. Plus particulièrement il est connu de bobiner le stator et de pourvoir le rotor d’aimants permanents et/ou d’une bobine rotorique. Les phases du bobinage sont habituellement au nombre de trois ou six, pour permettre la génération d’un champ magnétique tournant au niveau des extrémités des dents du stator lorsque le bobinage est parcouru par un courant électrique polyphasé.

Le stator est formé à partir d’un corps de forme cylindrique, comportant des dents s’étendant radialement par rapport à l’axe de révolution du corps. Les dents sont agencées de sorte à former des encoches s’étendant le long de l’axe de révolution du corps. Chaque encoche est ainsi délimitée par un fond orthoradial à l’axe de révolution du corps, et deux parois latérales de deux dents adjacentes. De façon connue, pour améliorer le rendement de la machine électrique, le stator est habituellement composé d’un empilage de tôles plates, de formes et dimensions identiques.

Les encoches sont destinées à accueillir une pluralité d’éléments conducteurs s’étendant axialement, c’est-à-dire parallèlement au fond de chaque encoche, de manière à former le bobinage. Les éléments conducteurs alimentés par un courant électrique en une même phase sont positionnés sur le stator de manière à favoriser l’établissement de lignes de champs radiales ou sensiblement radiales à l’axe de révolution du corps du stator, entre les extrémités libres de dents autour desquelles sont enroulés les éléments conducteurs.

Pour prévenir l’établissement d’un court-circuit entre le bobinage et les dents du stator, les conducteurs électriques sont recouverts d’une gaine de protection et chaque encoche comprend un isolant d’encoche recouvrant à la fois le fond et les parois latérales de l’encoche. Les gaines de protection ainsi que les isolants d’encoche sont habituellement réalisées à partir de matériaux diélectriques, par exemple à base de matière plastique. Afin de permettre le couplage magnétique entre le rotor et le stator, il convient de préserver l’intensité des lignes de champs circulant d’une dent à l’autre, de sorte que les isolants d’encoche ne recouvrent pas les extrémités libres des dents du stator.

Les extrémités libres des dents du stator comprennent généralement des pieds de dent, s’étendant à l’extrémité libre de la dent et qui consistent en un élargissement de la largeur de la dent, c’est-à-dire de la dimension orthoradiale, notamment, pour former butée au dégagement des éléments conducteurs présents dans les encoches, afin d’empêcher un mouvement non souhaité du bobinage. Les pieds de dent permettent ainsi d’élargir la surface d’échange de champ magnétique entre le rotor et le stator et de maximiser le taux de remplissage de chaque encoche afin d’accroître les champs magnétiques générés par le bobinage du stator.

Chaque pied de dent peut notamment s’étendre en saillie orthoradiale de part et d’autre de la partie de la dent autour de laquelle est enroulée une bobine. Chaque pied de dent comporte ainsi une face interne en vis-à-vis du fond de deux encoches adjacentes, une face externe opposée à la face interne et tournée vers l’axe de révolution du stator, et deux faces latérales reliant la face interne à la face externe. Avantageusement, les faces internes forment des butées permettant la mise en place de cales de fermeture pour obturer les encoches délimitées par les dents, de sorte à maintenir le bobinage électrique présent dans les encoches.

Les fabricants visent à augmenter le nombre d’encoches pour bobiner le stator avec d’avantage de mètres linéaires d’éléments conducteurs formant ce bobinage et augmenter ainsi les performances du moteur. Or, au-delà d’un certain nombre d’encoches du stator, la solution évoquée de bloquer le bobinage dans les encoches via des cales n’est plus possible. En effet, pour augmenter le nombre d’encoches en conservant les mêmes dimensions extérieures du stator, il est nécessaire de diminuer la largeur des dents ainsi que des pieds de dents. La largeur des pieds de dent devient alors insuffisante par rapport à la largeur des dents, pour former des butées aptes à maintenir les cales de fermeture.

Une solution alternative consiste alors à réaliser une méthode de poinçonnage. Cette méthode consiste à déplacer les pieds de dent selon une direction orthoradiale à l’axe de révolution du stator. Les pieds de dent sont déplacés à l’aide d’un poinçon, d’extrémité arrondie et de largeur sensiblement identique aux encoches. L’extrémité du poinçon est insérée de force entre les pieds de dent s’étendant dans l’ouverture d’encoche, selon un mouvement de translation radiale à l’axe de révolution du stator, de manière à écarter les pieds de dent pour qu’ils puissent refermer localement les encoches adjacentes et ainsi retenir le bobinage électrique présent dans lesdites encoches.

Les inventeurs ont pu constater que cette solution, particulièrement adaptée à un stator comprenant un nombre élevé d’encoches présents dans le stator, peut générer une déformation trop importante du pied de dent sous la contrainte exercée par le poinçon, et notamment un affaissement vers l’intérieur de l’encoche et un risque d’effondrement du pied de dent.

Dans ce contexte, l’invention vise à proposer une tôle plate pour stator de machine électrique tournante, permettant la mise en œuvre de la méthode de poinçonnage mentionnée ci-dessus, pour refermer localement les encoches d’un stator constitué d’un empilement de tôles plates.

Pour cela, l’invention propose une tôle plate d’un stator de machine électrique tournante comprenant une portion annulaire périphérique et des dents s’étendant en saillie de ladite portion en direction du centre de la tôle, chaque dent comportant un corps de dent s’étendant depuis la portion annulaire périphérique et un pied de dent prolongeant une extrémité distale du corps de dent à l’opposé de la portion annulaire périphérique, ledit pied de dent comportant une base qui s’étend dans le prolongement radial du corps de dent et des ailettes qui prolongent orthoradialement ladite base.

L’invention se caractérise en ce que le corps de dent présente à son extrémité distale, à la jonction entre le corps de dent et le pied de dent, une portion courbe, le rayon de courbure de cette portion courbe étant compris entre 2 fois et 20 fois la dimension orthoradiale de l’ailette du pied de dent.

En d’autres termes, l’invention propose d’élargir progressivement, par un rayon de courbure élargi, les extrémités libres des corps de dents afin de former un socle plus large pour permettre aux pieds de dents de mieux résister aux contraintes mécaniques de déformation exercées par un poinçon, lors de la mise en œuvre d’une méthode de poinçonnage.

Dans ce qui suit, on comprend qu’une dimension radiale et une dimension orthoradiale sont à considérer en fonction d’un axe de révolution du stator de la machine électrique tournante, et par extension, en fonction d’un centre de la portion annulaire périphérique définissant la tôle plate.

Selon une caractéristique de l’invention, le rayon de courbure de cette portion courbe est compris entre 2 fois et 10 fois et notamment entre 2,6 fois et 8 fois la dimension orthoradiale de l’ailette du pied de dent.

Plus particulièrement, pour une dimension orthoradiale de l’ailette de l’ordre de 0,46 mm, le rayon de courbure de la portion courbe peut être compris entre 1,2 mm et 4,6 mm.

Selon une caractéristique de l’invention, la dimension radiale d’un pied de dent est comprise entre 4,5% et 15% de la dimension radiale correspondante de la dent. La dimension radiale correspond à l’épaisseur dans une direction radiale.

Selon une caractéristique de l’invention, la dimension radiale d’un pied de dent est comprise entre 0,6 mm et 0,9 mm.

Selon une caractéristique de l’invention, les dents comportent des tronçons centraux s’étendant entre les extrémités proximales et les extrémités distales, les tronçons centraux présentant une forme évasée de manière à accroître leur largeur en direction des extrémités distales. Ce mode de réalisation favorise notamment un meilleur écoulement d’un flux magnétique passant à travers les dents.

De manière alternative, les dents peuvent comporter des tronçons centraux s’étendant entre les extrémités proximales et les extrémités distales, les tronçons centraux présentant une forme droite, de largeur constante.

Selon une caractéristique de l’invention, le nombre de dents est compris 50 et 120, de préférence entre 72 et 96.

Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation mentionnées ci-dessus 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.

L’invention concerne également un stator pour machine électrique tournante, comprenant au moins une tôle plate telle que précédemment évoquée. Le stator et notamment le corps de stator, peut alors être formé par un empilement de plusieurs tôles indépendantes les unes des autres ou par enroulement d’une tôle sous une forme d’hélicoïde.

Selon une caractéristique de l’invention, les tôles plates sont identiques et sont agencées de sorte que, pour une dent de stator formée par un empilement de dents correspondante de tôles plates, les corps des dents sont alignés d’une tôle plate à une autre et au moins un pied de dent d’une tôle plate est décalé orthoradialement, par rapport à un axe de révolution du stator, par rapport à un pied de dent d’une tôle plate voisine.

Selon une caractéristique de l’invention, l’empilement de tôles plates forme une succession de dents séparées par des encoches, chaque encoche étant configurée pour recevoir des éléments conducteurs formant bobinage électrique, et dans lequel un isolant d’encoche est disposé dans l’encoche entre les parois le délimitant et les éléments conducteurs, chaque isolant d’encoche présentant un bord d’extrémité formé par découpage d’une feuille de matériau isolant. Par exemple, le bord d’extrémité est formé par découpage laser.

L’invention concerne également une machine électrique tournante comprenant un stator tel que décrit ci-dessus. La machine électrique tournante peut par exemple être un alternateur, un alterno-démarreur ou une machine réversible ou encore un moteur électrique.

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, en étant nullement limitatif de l’invention :

est une représentation de face d’une machine électrique tournante avec un stator bobiné et un rotor interne au stator ;

est une représentation schématique et partielle d’une tôle plate selon un premier mode de réalisation de l’invention ;

est une représentation schématique et partielle d’une dent de la tôle plate de la figure 2 ;

est une représentation schématique et partielle de la tôle plate de la figure 2, rendant plus particulièrement visible le pied de dent agencé à l’extrémité libre de la dent de la figure 3 ;

est une représentation schématique et partielle d’une première variante de réalisation d’une dent d’une tôle plate selon l’invention ;

est une représentation schématique et partielle d’une deuxième variante de réalisation d’une dent d’une tôle plate selon l’invention ;

est une représentation schématique et partielle d’un stator formé par un empilement de tôles plates, dans lequel le bobinage du stator a été retiré, de manière à rendre visible la déformation de pieds de dents permettant le blocage du bobinage dans les encoches du stator.

Dans la description qui va suivre, les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.

Pour rappel, l’invention propose une tôle plate pour stator de machine électrique tournante, permettant la mise en œuvre de la méthode de poinçonnage mentionnée ci-dessus, afin de refermer localement les encoches d’un stator constitué d’un empilement ou d’un enroulement de tôles plates, par exemple réalisées en acier, comprenant un nombre d’encoches élevé, qui peut par exemple être de l’ordre de 96 encoches. Notamment, et tel que cela va être décrit plus en détails ci-après, la tôle plate selon l’invention se caractérise par des dimensions spécifiques de ces pieds de dent, aussi bien pour la dimension radiale de ceux-ci que pour le rayon de courbure à la jonction du pied de dent et du corps de la dent.

Une machine électrique tournante 100 comportant un tel stator est illustrée à titre d’exemple sur la figure 1. La machine électrique tournante comporte un stator 102 et un rotor 103 monté sur un arbre 121. Le stator et le rotor sont agencé dans des flasques formant un boitier 120 de la machine. Le stator est une pièce bobinée, ici par l’intermédiaire d’un fil électrique enroulé autour de dents formées dans le stator.

Le stator bobiné 102 se compose d’un bloc 104 de forme cylindrique formant une pièce de révolution autour d’un axe de révolution 108 sur lequel est également centré le rotor 103.

Le bloc 104 s’étend le long de l’axe de révolution 108 entre deux extrémités axiales opposées. Chaque extrémité axiale est délimitée par un flanc 109 s’étendent perpendiculairement à l’axe de révolution 108. Le bloc 104 est évidé en son centre de manière à permettre l’insertion du rotor 103, qui forme ici un rotor interne susceptible de tourner à l’intérieur du stator.

Le bloc 104 comporte une culasse 105 formant le pourtour annulaire du stator et une pluralité de dents, visibles sur les figues suivantes, lesdites dents s’étendant respectivement en saillie radiale de la culasse, en direction de l’axe de révolution 108. Les dents sont espacées l’une de l’autre en étant séparées par une encoche, de manière à permettre l’enroulement autour de chaque dent des conducteurs électriques 110 formant bobinage.

Selon l’invention, et tel que cela sera décrit plus en détails ci-après, un isolant d’encoche est disposé le long des parois délimitant une encoche en étant spécifiquement disposé sur au moins une partie d’une extrémité libre d’une dent voisine de cette encoche.

La figure 7 illustre partiellement un bloc stator sur lequel une opération de déformation d’une partie des extrémités libres des dents a été effectuée, par l’intermédiaire d’un poinçon, notamment pour décaler cette extrémité libre des dents, ou pied de dent, et accentuer sa position en travers d’une ouverture de l’encoche.

La figure 7 rend notamment visible le fait que le bloc 104 du stator est formé par un empilement ou un enroulement de tôles plates 2, disposées les unes au-dessus des autres le long de l’axe de révolution. On comprend de la sorte qu’une dent du stator 114 est formée par un empilement de dents respectivement formées sur les tôles plates empilées, l’alignement axial de ces dents des tôles plates formant chaque dent du stator.

Les tôles plates formant le bloc 104 du stator sont identiques les unes par rapport aux autres et sont agencées de sorte que, pour une dent de stator 114 formée par un empilement de dents correspondantes de tôles plates, les corps des dents sont alignés d’une tôle plate à une autre et au moins un pied de dent d’une tôle plate est décalé orthoradialement, par rapport à un axe de révolution du stator, par rapport à un pied de dent d’une tôle plate voisine. Plus particulièrement, ici, le process de déformation de l’empilement de tôles est tel qu’un ensemble d’environ quatre tôles successives est décalé orthoradialement par rapport aux tôles voisines. Ces déformations sont ici réalisées en trois zones 116 régulièrement réparties sur la dimension axiale du bloc 104 du stator.

On va maintenant décrire plus particulièrement une des tôles planes, configurées et dimensionnées pour tenir les contraintes exercées sur le bloc du stator au moment de cette opération de déformation.

Les figures 2, 3 et 4 illustrent un premier mode de réalisation non limitatif d’une tôle plate 2A au sens de l’invention. La tôle plate 2A comporte une portion périphérique annulaire 4, correspondant à la culasse du stator lors de l’empilement des tôles, et une pluralité de dents 6 s’étendant en saillie de la portion périphérique annulaire 4, et correspondant aux dents du stator lors de cet empilement de tôles. La portion périphérique annulaire est centrée sur un point O représenté de façon schématique sur les figures, étant entendu que la portion périphérique annulaire 4 est représentée de façon partielle sur les figures afin de faciliter la compréhension de l’invention. Les tôles sont empilées les unes sur les autres pour former le stator, le point O étant situé sur l’axe de révolution du stator.

Chaque dent 6 forme une continuité de matière avec la portion annulaire périphérique 4 et comporte plus particulièrement un corps 7, qui s’étend depuis la portion annulaire périphérique 4, et un pied de dent 16 disposé à une extrémité libre du corps. Le corps 7 de chaque dent 6 est délimité par deux parois latérales 10 opposées qui s’étendent radialement ou sensiblement radialement par rapport à l’axe de révolution 108 du stator lorsque les tôles sont empilées pour former le stator.

Deux parois latérales 10 en regard délimitent ainsi une encoche 12 de la tôle plate 2, ladite encoche 12 étant par ailleurs délimitée par une paroi de fond 14 orthoradiale, ou sensiblement orthoradiale, à l’axe de révolution 108 et formée par la portion périphérique annulaire 4. La paroi de fond peut également présenter une forme légèrement concave par rapport au point O pour permettre un guidage du bobinage inséré dans l’encoche et ainsi améliorer le taux de remplissage et donc les performances de la machine. Chaque encoche est configurée de manière à présenter une ouverture opposée à la paroi de fond 14.

Comme illustré par la figure 2, chaque dent 6 comprend une extrémité proximale 61 liée à la portion périphérique annulaire 4. Chaque dent 6 s’étend radialement en direction du centre O de cette portion périphérique annulaire 4, le long d’un axe radial AA’, et se termine par une extrémité distale 62 à l’opposé de ladite extrémité proximale 61.

Dans l’exemple illustré, les corps de dent sont agencés de telle sorte que, dans un tronçon central 21 disposé entre l’extrémité proximale 61 et l’extrémité distale 62, les parois latérales 10 sont parallèles ou sensiblement parallèles entre elles. On parle alors de dent de forme rectangulaire.

Pour chaque dent 6, le pied de dent 16 prolonge le corps 7 au niveau de l’extrémité distale 62 de ce dernier. Plus particulièrement, les pieds de dent 16 sont liés aux corps 7 des dents correspondantes au niveau d’une zone de jonction 15, représentée en pointillés sur les figures.

Chaque pied de dent 16 forme ainsi une excroissance prolongeant perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement l’extrémité distale 62 du corps 7 de la dent en s’étendant orthoradialement de part et d’autre des parois latérales 10 délimitant ladite dent. Les pieds de dent 16 permettent ainsi de réduire localement la section d’une encoche 12, au niveau de son ouverture, dans un plan orthoradial ou sensiblement orthoradial à l’axe de révolution 108 du bloc 4 du stator. Chaque pied de dent 16 comporte ainsi une base 17 qui s’étend dans le prolongement radial du corps de dent et des ailettes 19.

Pour chaque pied de dent 16, on définit une face interne 18 faisant face à la paroi de fond 14 de chacune des encoches 12 adjacentes et une face externe 20 opposée à la face interne 18 et tournée vers l’axe de révolution 108, ainsi que deux faces latérales 22 reliant les faces interne 18 et externe 20. De façon avantageuse, les faces internes 18 des pieds de dent forment ainsi des butées afin d’empêcher un retrait non souhaité de conducteurs électriques 110 présents dans les encoches 12.

Les extrémités distales 62 des corps de dent présentent un rayon de courbure de valeur supérieure à celle précédemment réalisé dans l’art antérieur, de manière à prendre une forme évasée, qui accroît progressivement la largeur de ces extrémités distales en direction du centre O de la portion annulaire périphérique 4 et de la zone de jonction 15. Par le terme « largeur », on entend ici une dimension selon une direction orthoradiale à l’axe de révolution de la portion annulaire périphérique 4.

Plus particulièrement, et tel qu’illustré par la figure 3, au niveau de ces extrémités distales 62, les parois latérales 10 délimitant les dents 6 sont de forme concave, en présentant une portion courbe 13 se caractérisant par un rayon de courbure Rc dont la dimension est fonction de la dimension orthoradiale de l’ailette 19 du pied de dent.

Le rayon de courbure Rc de cette portion courbe 13 concave des parois latérales 10 est compris entre 2 fois et 20 fois la dimension orthoradiale de l’ailette 19 du pied de dent. De préférence, le rayon de courbure de cette portion courbe 13 est compris entre 2 fois et 10 fois et notamment entre 2,6 fois et 8 fois cette dimension. Selon le présent exemple, en se référant à une dimension orthoradiale de l’ordre de 0,46 mm, le rayon de courbure est compris entre 1,2 mm et 9,2 mm et notamment entre 1,2 mm et 4,6 mm.

Plus particulièrement, on peut prévoir que le rayon de courbure soit dans cet exemple de l’ordre de 3 à 3,5 mm, soit de l’ordre de 7 fois la dimension orthoradiale de l’ailette 19 du pied de dent.

Cette caractéristique permet avantageusement de réduire progressivement, au niveau de la zone de jonction 15, la différence de largeur entre l’extrémité distale 62 du corps 7 de la dent et son pied de dent 16, et non plus de façon brutale comme dans l’art antérieur. De ce fait, le pied de dent 16 prend appui sur une surface plus importante du corps de la dent, par rapport à l’état de la technique, ce qui confère au pied de dent 16 une résistance accrue vis-à-vis de contraintes mécaniques radiales. Ainsi, le pied de dent 16 est moins susceptible de se déformer lors de la mise en œuvre d’une méthode de poinçonnage décrite ci-dessus. La méthode de poinçonnage peut alors être pratiquée de façon efficace sur des stators, fabriqués à partir de tôles plates 2A selon l’invention, comportant un nombre important d’encoches, pour retenir dans les encoches du stator les éléments électriques formant le bobinage.

Il convient de noter que la forme évasée de l’extrémité distale 62 du corps 7 permet de préserver ou d’optimiser le volume des encoches délimitées par les dents. Autrement dit, l’invention permet de conserver un taux de remplissage optimal, c’est-à-dire un nombre élevé de conducteurs électriques insérables dans les encoches, tout en augmentant la résistance mécanique des pieds de dent pour la tenue à la méthode de poinçonnage précédemment évoquée.

La dimension radiale des pieds de dent 16 agencés aux extrémités libres des dents peut également être dimensionnée pour améliorer le non effondrement radial des pieds de dents sous l’effet d’une contrainte radiale d’un poinçon. Cette dimension radiale, correspondant à la dimension le long de la direction d’allongement AA’ de la dent supportant ledit pied de dent, se mesure entre la face interne 18, c’est à dire la zone de jonction 15, et la face externe 20 telles que précédemment présentées.

Plus particulièrement, pour une dimension radiale correspondante des dents 6 de l’ordre de 6mm, la dimension radiale des pieds de dent 16 est ici comprise entre 0,6 mm et 0,9 mm et est de préférence égale ou sensiblement égale à 0,75mm. Plus généralement dans cet exemple, la dimension radiale Dr d’un pied de dent 16 est comprise entre 4,5% et 15% de la dimension radiale correspondante de la dent, c’est-à-dire la dimension radiale correspondante de l’ensemble formé par le pied de dent 16 et le corps de dent 7, mesurée depuis la paroi de fond 14 de l’encoche 12 jusqu’à la face externe 20 du pied de dent 16. En particulier, la dimension radiale Dr d’un pied de dent 16 est comprise entre 4,75% et 13% de la dimension radiale correspondante de la dent et est par exemple de 7,5% ou de 12,8%.

Au niveau de la zone de jonction 15, la différence de largeur l entre le pied de dent 16 et la dent 6 est comprise entre 0,3 mm et 0,6 mm, et peut notamment être égale à 0,46 mm. Cette différence de largeur l, tel que cela est visible sur la figure 4, correspond notamment à la dimension orthoradiale de l’ailette 19 du pied de dent.

Dans le stator 102 formé par l’empilement de tôles plates, chaque encoche 12 comprend un isolant d’encoche 24 disposé contre les parois délimitant l’encoche afin de prévenir l’établissement d’un court-circuit entre les conducteurs électriques 110 et le bloc 104 du stator 102. Plus particulièrement, chaque isolant d’encoche 24 est interposé entre les conducteurs électriques 110 présents dans l’encoche et chacune des parois délimitant l’encoche, c’est-à-dire en se référant à une tôle plate, la paroi de fond 14 ainsi que les parois latérales 10 des dents entourant ladite encoche.

L’isolant d’encoche 24 s’étend au moins partiellement contre les faces latérales 22 des pieds de dent délimitant l’ouverture de l’encoche. En d’autres termes, l’isolant d’encoche 24 recouvre au moins l’arête interne 23 de chaque face latérale, c’est-à-dire l’arête agencée à la jonction de ladite face latérale 22 et de la face interne 18 du pied de dent correspondant.

Dans le premier mode de réalisation illustré sur la figure 4, l’isolant d’encoche s’étend sur chacune des ailettes agencées en travers de l’ouverture de l’encoche correspondante, de manière à recouvrir intégralement les faces latérales 22 des pieds de dent adjacents à cette encoche. L’isolant d’encoche 24 présente deux bords d’extrémité 25, qui s’étendent sur toute la dimension axiale de l’encoche et qui dépassent axialement de chaque côté de l’encoche, par exemple d’au moins 1,1 mm. Dans le premier mode de réalisation, les deux bords d’extrémité 25 sont disposés au niveau de la jonction entre les ailettes 19 et la base 17 du pied de dent. Ceci permet de recouvrir avec l’isolant d’encoche chacune des arêtes des pieds de dent susceptibles d’être au contact des conducteurs électriques 110 formant le bobinage lors de leur insertion dans l’encoche, à savoir l’arête interne 23 précédemment décrite et l’arête externe 27 agencée à la jonction de ladite face latérale 22 et de la face externe 20 du pied de dent correspondant. De la sorte, on préserve au mieux l’intégrité de ces conducteurs électriques 110 et notamment de leur gaine de protection lors de cette insertion.

Il est à noter que le découpage des isolants d’encoche 24 au niveau de leurs bords d’extrémité 25 est tel que ces isolants d’encoche ne s’étendent pas sur les faces externes 20 des pieds de dent au niveau de la base 17 de manière à ne pas perturber la rotation du rotor.

L’isolant d’encoche 24 se présente sous la forme d’un film souple polyester, par exemple comportant du polyéthylène téréphtalate (PET). Le caractère souple de l’isolant d’encoche 24 permet de prévoir, dans ce premier mode de réalisation, que l’isolant d’encoche 24 soit plaqué contre chacune des parois délimitant l’encoche.

Chaque isolant d’encoche 24 est ici obtenu sur la base d’une feuille de matériau isolant formant, au moment de l’insertion des isolants dans l’encoche correspondant, l’ensemble des encoches d’un seul tenant. Cette feuille de matériau isolant est par la suite découpée le long de lignes de coupe parallèles ou sensiblement parallèle à l’axe de révolution 108 du bloc 104, au niveau des faces latérales 22 des pieds de dent ou au niveau des faces externes 20 de ces pieds de dent.

Il résulte de ce qui précède que le pied de dent 16 est renforcé mécaniquement, aussi bien par l’augmentation du rayon de courbure Rc à la jonction entre pied de dent 16 et corps 7 de dent que par l’augmentation de la dimension radiale Dr du pied de dent 16, et que ce renfort mécanique est assuré tout en conservant des conditions de remplissage des encoches satisfaisantes, en contenant l’augmentation dans les proportions qui ont été précédemment décrites. En effet, cette forme de pied de dent permet également de mieux accompagner les conducteurs électriques 110 lors de leur insertion dans l’encoche 12 afin de permettre un meilleur rangement desdits conducteurs dans l’encoche ce qui permet d’augmenter le nombre de conducteur à insérer ou le diamètre desdits conducteurs à insérer.

Par ailleurs, l’augmentation de la dimension radiale Dr du pied de dent 16 permet d’augmenter la distance entre l’élément conducteur le plus proche de l’ouverture de l’encoche et le bord d’extrémité 25 de l’isolant 24, de manière à éviter la possible apparition d’un arc électrique.

À présent, plusieurs variantes de réalisation d’une tôle plate selon l’invention vont être décrites et représentées par les figures 5 et 6.

La figure 5 représente une première variante de réalisation d’une tôle plate 2B selon l’invention, se distinguant du premier mode de réalisation en ce que les parois latérales 10 délimitant les corps 7 des dents 6 s’écartent l’une de l’autre au fur et à mesure de leur rapprochement de l’extrémité distale 62. Plus précisément, les parois latérales 10 sont planes jusqu’à l’extrémité distale 62 des dents et leur écartement l’une de l’autre pour une dent donnée génère ainsi un angle dont la valeur est de l’ordre de 1° à 5°. Ainsi, à la différence avec la tôle plate 2A, les tronçons centraux 21 ne sont plus sensiblement parallèles entre eux, on parle alors de dent de forme trapézoïdale. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour favoriser un meilleur écoulement d’un champ magnétique dans chaque dent 6.

La figure 6 représente une deuxième variante de réalisation d’une tôle plate 2C selon l’invention, se distinguant des autres réalisations en ce que les parois latérales 10 délimitant les tronçons centraux 21 des corps de dents 6 présente une portion parallèle et une portion où lesdites parois s’écartent l’une de l’autre en direction du centre O de la portion annulaire périphérique 4. Plus précisément, dans cette variante, la portion parallèle est agencée de manière adjacente à l’extrémité proximale 61 de la dent et la portion non parallèle est agencée de manière à être adjacente à l’extrémité distale 62 de ladite dent.

Conformément à ce qui a été décrit précédemment, la tôle plate de chacune des variantes est configurée de telle sorte qu’une augmentation du rayon de courbure entre pied de dent et corps de dent et une augmentation de la hauteur de pied de dent sont mises en œuvre, avec les mêmes avantages. Là encore, le rayon de courbure de la portion courbe 13 concave des parois latérales 10 est compris entre 2 fois et 20 fois la dimension orthoradiale de l’ailette 19 du pied de dent, et de préférence, entre 2 fois et 10 fois cette dimension et notamment entre 2,6 fois et 8 fois cette dimension. De plus, par exemple, la dimension radiale Dr d’au moins un pied de dent 16 est comprise entre 4,5% et 15% de la dimension radiale correspondante de la dent, c’est-à-dire la dimension radiale correspondante de l’ensemble formé par le pied de dent 16 et le corps de dent 7, mesurée depuis la paroi de fond 14 de l’encoche 12 jusqu’à la face externe 20 du pied de dent 16. Là encore, ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour favoriser un meilleur écoulement d’un champ magnétique dans chaque dent.

Bien entendu, les modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être associés les uns avec les autres, selon diverses combinaisons, pour obtenir de nouveaux modes de réalisation.

Claims (10)

1. Tôle plate (2A, 2B, 2C) d’un stator de machine électrique tournante comprenant une portion annulaire périphérique (4) et des dents (6) s’étendant en saillie de ladite portion en direction du centre (O) de la tôle, chaque dent (6) comportant un corps de dent (7) s’étendant depuis la portion annulaire périphérique (4) et un pied de dent (16) prolongeant une extrémité distale (62) du corps de dent à l’opposé de la portion annulaire périphérique (4), ledit pied de dent (16) comportant une base (17) qui s’étend dans le prolongement radial du corps de dent (7) et des ailettes (19) qui prolongent orthoradialement ladite base (17), caractérisé en ce que le corps de dent présente à son extrémité distale (62), à la jonction entre le corps de dent et le pied de dent, une portion courbe (13), le rayon de courbure de cette portion courbe (13) étant compris entre 2 fois et 20 fois la dimension orthoradiale de l’ailette (19) du pied de dent.
2. Tôle plate (2A, 2B, 2C) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rayon de courbure de cette portion courbe (13) est compris entre 2 fois et 10 fois et notamment entre 2,6 fois et 8 fois la dimension orthoradiale de l’ailette (19) du pied de dent.
3. Tôle plate (2A, 2B, 2C) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la dimension radiale (Dr) d’un pied de dent (16) est comprise entre 4,5% et 15% de la dimension radiale correspondante de la dent (6).
4. Tôle plate (2A, 2B, 2C) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dimension radiale (Dr) des pieds de dent (16) est comprise entre 0,6 mm et 0,9 mm.
5. Tôle plate (2B, 2C) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dents (6) comportent des tronçons centraux (21) s’étendant entre les extrémités proximales (61) et les extrémités distales (62), les tronçons centraux (21) présentant une forme évasée de manière à accroître leur largeur en direction des extrémités distales (62).
6. Tôle plate (2A) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les dents (6) comportent des tronçons centraux (21) s’étendant entre les extrémités proximales (61) et les extrémités distales (62), les tronçons centraux (21) présentant une forme droite, de largeur constante.
7. Stator pour machine électrique tournante, comprenant au moins une tôle plate (2A, 2B, 2C) selon l’une des revendications précédentes.
8. Stator pour machine électrique tournante selon la revendication précédente, dans lequel les tôles plates (2A, 2B, 2C) sont identiques et sont agencées de sorte que, pour une dent de stator formée par un empilement de dents correspondante de tôles plates, les corps des dents (7) sont alignés d’une tôle plate à une autre et au moins un pied de dent (16) d’une tôle plate est décalé orthoradialement, par rapport à un axe de révolution du stator, par rapport à un pied de dent d’une tôle plate voisine.
9. Stator pour machine électrique tournante selon l’une des revendications 8 ou 9, dans lequel l’empilement de tôles plates (2A, 2B, 2C) forme une succession de dents séparées par des encoches (12), chaque encoche étant configurée pour recevoir des éléments conducteurs formant bobinage électrique, et dans lequel un isolant d’encoche (24) est disposé dans l’encoche entre les parois le délimitant et les éléments conducteurs, chaque isolant d’encoche présentant un bord d’extrémité (25) formé par découpage d’une feuille de matériau isolant.
10. Machine électrique tournante comprenant un stator selon l’une des revendications 7 à 9.