FR3118348A1 - Corps de stator pour machine électrique à flux axial et procédé de fabrication d’un tel corps de stator - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un corps de stator (1) pour machine électrique à flux axial comprenant : - une base (2) comportant des couches (10) de tôle métallique qui sont enroulées autour d’un axe longitudinal (A1), la base présentant une face d’extrémité (3) sensiblement orthogonale à l’axe longitudinal, - des dents (4) réparties et fixées sur la face d’extrémité de la base. Selon l’invention la base comprend plusieurs portions angulaires (11) réparties autour de l’axe longitudinal, chaque portion angulaire comprenant au moins une couche plane, ladite couche plane se rattachant à une couche d’une portion angulaire adjacente par une pliure située au niveau de la fixation d’une desdites dents à la base. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne de manière générale les machines électriques à flux axial.
Elle concerne plus particulièrement un corps de stator pour machine électrique à flux axial comprenant :
- une base comportant des couches de tôle métallique qui sont enroulées autour d’un axe longitudinal, la base présentant une face d’extrémité sensiblement orthogonale à l’axe longitudinal, et
- des dents réparties et fixées sur la face d’extrémité de la base.
- une base comportant des couches de tôle métallique qui sont enroulées autour d’un axe longitudinal, la base présentant une face d’extrémité sensiblement orthogonale à l’axe longitudinal, et
- des dents réparties et fixées sur la face d’extrémité de la base.
L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans les moteurs électriques pour véhicule automobile électrique ou hybride.
Elle concerne également un procédé de fabrication d’un tel corps de stator.
Etat de la technique
Un stator conventionnel de machine électrique à flux axial comprend un corps avec une base globalement annulaire et des dents réparties de façon circonférentielle sur l’une des faces d’extrémité de la base. Un stator comprend aussi des bobines de fil conducteur agencées autour des dents. Sous l’effet de courants électriques, les bobines génèrent des champs magnétiques permettant au stator de mettre le rotor en mouvement.
Classiquement, le corps du stator est réalisé en enroulant une tôle métallique autour d’un l’axe longitudinal. Cet enroulement de tôle métallique permet de limiter les courants de Foucault parcourant le stator lorsque ce dernier est en fonctionnement et, par conséquent, de réduire les pertes énergétiques par échauffement.
Lors de l’enroulement, la tôle métallique originellement plane est déformée : elle est courbée de façon à former la base annulaire du corps du stator. Cependant, courber une tôle métallique, c’est-à-dire lui appliquer une contrainte en flexion, dégrade ses propriétés magnétiques notamment sa conductivité magnétique. Plus les tôles sont courbées, plus leurs propriétés magnétiques sont dégradées. Cette dégradation des propriétés magnétiques est encore plus marquée lorsque les tôles présentent un grain orienté.
Cette dégradation des propriétés magnétiques de la tôle métallique diminue l’efficacité du stator ainsi formé. Entre d’autres termes, le stator serait moins sensible à des pertes de fer si la tôle métallique avait conservé ses propriétés magnétiques d’origine. Les pertes de fer incluent notamment les pertes par courant de Foucault, par hystérésis et les pertes dues à d’infimes déplacement des tôles.
Une technique connue pour restaurer en partie les propriétés magnétiques d’une tôle courbée consiste à chauffer le corps du stator à très haute température, typiquement entre 700 °C et 800 °C. Un tel échauffement a néanmoins pour effet indésirable de détériorer ou d’affiner la couche isolante présente sur la surface de la tôle métallique. La détérioration, ou l’affinement, de la couche isolante contribue à augmenter les pertes par courant de Foucault lorsque le stator est en fonctionnement. La restauration des propriétés magnétiques du stator par cette technique est donc limitée. De plus, chauffer le corps du stator à haute température est couteux en énergie et peu adapté à une fabrication en série.
Présentation de l'invention
Afin de remédier aux inconvénients précités de l’état de la technique, la présente invention propose un corps de stator présentant des couches de tôle métallique planes.
Plus particulièrement, on propose selon l’invention un corps de stator tel que défini dans l’introduction, dans lequel il est prévu que la base comprenne plusieurs portions angulaires réparties autour de l’axe longitudinal, chaque portion angulaire comprenant au moins une couche plane, ladite couche plane se rattachant à une couche d’une portion angulaire adjacente par une pliure située au niveau de la fixation d’une desdites dents à la base.
La demanderesse a en effet constaté que dans certaines portions de la base du corps du stator, la circulation du flux magnétique généré par les bobines est moins importante. Ces portions sont principalement localisées au niveau de la fixation des dents sur la face d’extrémité, c’est-à-dire au niveau de la jonction des dents sur la base. Le flux magnétique circule ainsi principalement dans les portions angulaires situées entre les paires de dents adjacentes.
Avec le corps de stator selon l’invention, au moins une partie des couches de tôle métallique est plane dans les portions angulaires. Cela signifie qu’aucune contrainte en flexion n’est imposée sur ces couches planes par rapport à la forme plane d’origine de la tôle.
Ainsi, grâce à l’invention, les propriétés magnétiques des tôles métalliques planes sont conservées dans les portions angulaires, c’est-à-dire dans les régions où la circulation du flux est maximum et donc dans les régions où le stator est le plus susceptible de subir des pertes de fer. Les performances magnétiques du stator comprenant un tel corps sont donc améliorées.
En d’autres termes, le corps de stator selon l’invention permet de limiter la dégradation par courbure des propriétés magnétiques des tôles métalliques à des pliures situées au niveau de la fixation des dents sur la face d’extrémité, donc à des parties de la base contribuant par construction peu aux pertes de fer.
De plus, et par conséquent, le stator selon l’invention ne nécessite pas d’être chauffé à haute température pour présenter des performances magnétiques satisfaisantes.
D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du corps de stator conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- chaque portion angulaire comprend au moins une autre couche qui est plane et sensiblement parallèle à ladite couche plane ;
- chaque portion angulaire comprend au moins une autre couche qui est courbée autour d’un axe parallèle à l’axe longitudinal ;
- la base comprend, sur sa face d’extrémité, au moins un relief en creux, au moins une desdites dents présente une forme dont une partie est complémentaire de celle du relief en creux et est emboitée dans le relief en creux ;
- chaque portion angulaire comprend au moins deux couches rattachées par au moins deux pliures à au moins deux couches d’une portion angulaire adjacente, lesdites au moins deux pliures présentant des rayons de courbure de plus en plus grands en s’éloignant le l’axe longitudinal ;
- chaque portion angulaire comprend au moins deux couches rattachées par au moins deux pliures à au moins deux couches d’une portion angulaire adjacente, lesdites au moins deux pliures présentant des rayons de courbure sensiblement constants ;
- ladite couche plane s‘étend dans un plan parallèle à l’axe longitudinal ;
- ladite couche plane présente un grain orienté sensiblement parallèlement à la face d’extrémité et au plan dans lequel s’étend ladite couche plane ;
- chaque portion angulaire comprend au moins deux couches de tôle métallique, deux couches voisines étant séparées par une couche électriquement isolante.
- chaque portion angulaire comprend au moins une autre couche qui est plane et sensiblement parallèle à ladite couche plane ;
- chaque portion angulaire comprend au moins une autre couche qui est courbée autour d’un axe parallèle à l’axe longitudinal ;
- la base comprend, sur sa face d’extrémité, au moins un relief en creux, au moins une desdites dents présente une forme dont une partie est complémentaire de celle du relief en creux et est emboitée dans le relief en creux ;
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- chaque portion angulaire comprend au moins deux couches rattachées par au moins deux pliures à au moins deux couches d’une portion angulaire adjacente, lesdites au moins deux pliures présentant des rayons de courbure sensiblement constants ;
- ladite couche plane s‘étend dans un plan parallèle à l’axe longitudinal ;
- ladite couche plane présente un grain orienté sensiblement parallèlement à la face d’extrémité et au plan dans lequel s’étend ladite couche plane ;
- chaque portion angulaire comprend au moins deux couches de tôle métallique, deux couches voisines étant séparées par une couche électriquement isolante.
L’invention propose également un procédé de fabrication d’un corps de stator tel que décrit ci-dessus comprenant les étapes suivantes :
e1) enroulement des couches autour d’un support ;
e2) lors de l’enroulement, pliage de la tôle métallique de manière à former les pliures ;
e3) fabrication des dents et fixation des dents sur la face d’extrémité.
e1) enroulement des couches autour d’un support ;
e2) lors de l’enroulement, pliage de la tôle métallique de manière à former les pliures ;
e3) fabrication des dents et fixation des dents sur la face d’extrémité.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'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.
Description détaillée de l'invention
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
Sur la , on a représenté un corps de stator 1 comprenant une base 2 et des dents 4.
La base 2 présente une forme globalement annulaire autour d’un axe longitudinal A1, avec une section radiale (dans un demi-plan partant de l’axe longitudinal A1) de forme rectangulaire. Ici, l’axe longitudinal A1 correspond à un axe de rotation d’un rotor avec lequel le stator est destiné à coopérer.
Cette base 2 présente ainsi une face interne 30 qui délimite un évidement central, une face externe 31 et deux faces d’extrémité sensiblement perpendiculaires à l’axe longitudinal A1.
Les dents 4 sont fixées sur l’une de ces deux faces d’extrémité 3. Elles sont régulièrement réparties autour de l’axe longitudinal A1. Chaque dent présente globalement une forme de prisme droit, de section trapézoïdale (dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal A1). Les faces latérales en regard des dents voisines sont ici parallèles entre elles.
L’épaisseur de la base 2, c’est-à-dire sa dimension selon l’axe longitudinal A1, est par exemple comprise entre 5 mm et 30 mm. Le diamètre de la base 2 est préférentiellement compris entre 10 cm et 50 cm.
Les dents 4 sont ici rapportées sur la base 2. Elles sont ici chacune fabriquées à partir d’un empilement de sections planes d’une tôle métallique identique à celle utilisée pour fabriquer la base 2, c’est-à-dire ici de même épaisseur et faite dans le même matériau. Les couches sont superposées selon une direction radiale par rapport à l’axe longitudinal A1. Les dents 4 sont fixées à la base 2, par exemple par collage, soudage, vissage ou boulonnage.
La base 2 comprend des couches 10 d’une tôle métallique magnétiquement conductrice. La tôle métallique est par exemple en acier. L’épaisseur de la tôle métallique est par exemple comprise entre 0,2 mm et 0,5 mm.
Ici, comme le montre la , une tôle est enroulée en spirale autour de l’axe longitudinal A1 de façon à former l’ensemble des couches 10 de la base 2. Dans une variante non représentée, les couches pourraient être formées par un assemblage concentrique d’une pluralité de tôles métalliques.
L’enroulement de tôle métallique formant la base 2 ne présente pas un rayon de courbure qui varie de façon linéaire. Au contraire, l’enroulement est formé d’une pluralité de parties plates séparées deux à deux par des lignes de pliures. A chaque couche, les lignes de pliure sont situées au niveau des lignes de pliure de la couche précédente.
La base 2 comprend ainsi une pluralité de portions angulaires 11 séparées les unes des autres par ces empilements de lignes de pliure. Sur les figures 1 et 2, la base 2 est plus spécifiquement formée de dix-huit portions angulaires 11, s’étendant donc sur dix-huit secteurs angulaires autour de l’axe longitudinal A1, chaque secteur angulaire ayant un angle d’ouverture de 20 degrés. Une portion angulaire 11 est ici définie comme un tronçon de la base 2 s’étendant sur toute l’épaisseur de la base 2, c’est-à-dire selon l’axe longitudinal A1, et de la face interne 30 à la face externe 31 de la base 2. Chaque portion angulaire 11 comprend donc une pluralité de couches 10 de tôle métallique. Par exemple, sur la , trois couches 10 appartenant à la même portion angulaire 11 sont référencées. Une portion angulaire 11 comprend par exemple entre 80 et 400 couches 10.
Comme le montre la , au sein d’une portion angulaire 11, les couches 10 sont empilées selon une direction sensiblement radiale A2, c’est-à-dire ici perpendiculaire à l’axe longitudinal A1. Ici, un matériau électriquement isolant est placé entre les différentes couches 10 voisines. Des couches 10 voisines sont ici des couches 10 successives dans l’empilement formant une portion angulaire 11. Le matériau électriquement isolant est par exemple constituée d’un film fin déposé sur la tôle métallique avant enroulement. Le film est par exemple un film non-organique de 2 µm à 5 µm d’épaisseur qui se vitrifie lors du chauffage du stator à très haute température. Il permet de réduire les courants de Foucault dans le stator en fonctionnement.
On observe bien sur cette que dans ce mode de réalisation, chaque couche 10 de chaque portion angulaire 11 est reliée par une ligne de pliure 20 à une couche 10 d’une portion angulaire 11 adjacente. Deux portions angulaires 11 adjacentes sont ici deux portions angulaires 11 situées côte à côte. A l’exception des deux couches 10 situées aux deux extrémités de l’enroulement, chaque couche 10 de chaque portion angulaire 11 est reliée par deux lignes de pliure 20 à deux couches 10 chacune située dans une des deux portions angulaires 11 adjacentes.
Une ligne de pliure 20 est ici une section de tôle qui s’étend parallèlement à l’axe longitudinal A1 et qui est courbée autour d’un axe parallèle à cet axe A1, c’est-à-dire qui présente une courbure non nulle dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal A1. Ici, chaque pliure 20 présente ainsi sensiblement la forme d’un arc de cercle autour d’un axe parallèle à l’axe longitudinal A1 et situé entre l’axe longitudinal A1 et la pliure 20. L’ensemble des lignes de pliure 20 situées entre deux portions angulaires 11 adjacentes forme une zone de pliure 21 qui s’étend selon un plan radial. Par exemple, sur la , trois lignes de pliure 20 appartenant à la même zone de pliure 21 sont référencées.
Les lignes de pliure 20 sont spécifiquement situées au niveau des fixations des dents 4 sur la face d’extrémité 3 de la base 2. Ici, pour chaque paire de portions angulaires 11 adjacentes, les lignes de pliure 20 comprises entre les deux portions angulaires 11 font face à une même dent 4, voire sont au contact de cette dernière. Ici, comme illustré en , l’embase 41 de la dent 4 est située en vis-à-vis de la zone de pliure 21. Plus précisément, chaque dent 4 est centrée sur une zone de pliure 21 distincte.
Quel que soit le mode de réalisation de l’invention, au moins une couche 10 de chaque portion angulaire est plane. Puisque les couches 10 s’étendent selon l’axe longitudinal A1, chaque couche plane 10 s’étend donc dans un plan parallèle à l’axe longitudinal A1.
Dans un premier mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, toutes les couches 10 de chaque portion angulaire 11 sont planes. De plus, comme cela apparait sur la , toutes les couches 10 de chaque portion angulaire 11 sont sensiblement parallèles entre elles. Sensiblement parallèles signifie ici que les plans dans lesquelles s’étendent deux couches voisines sont soit strictement parallèles, soit très légèrement inclinés l’un par rapport à l’autre d’un angle inférieur à 1 degré.
Ici, pour chaque portion angulaire 11, plus une couche plane 10 est distante de l’axe longitudinal A1, plus sa longueur est grande. La longueur d’une couche plane 10 est définie entre les deux lignes de pliure 20 auxquelles elle est rattachée, c’est-à-dire ici définie comme sa dimension dans une direction sensiblement orthoradiale.
Dans ce premier mode de réalisation, toutes les lignes de pliure 20 d’une zone de pliure 21 présentent une courbure sensiblement constante. Cela signifie, que dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal A1 et passant par la base 2, les lignes de pliure 20 d’une même zone de pliure 21 présentent un profil sensiblement identique.
Chaque zone de pliure 21 présente, selon une direction orthoradiale qui lui est propre, une largeur constante. La largeur est ici la dimension de la zone de pliure 21 dans la direction orthoradiale associée.
Comme représenté en , la base 2 présente ici globalement la forme d’un octadécagone dont les sommets sont arrondis. De manière générale, dans ce premier mode de réalisation, la base 2 présente globalement la forme d’un polygone d’un nombre de côtés égale au nombre de portions angulaires 11.
Deux couches planes 10 reliées entre elles par une même ligne de pliure 20 s’étendent dans deux plans inclinés l’un par rapport à l’autre.
Dans un deuxième mode de réalisation représenté en , chaque portion angulaire 11 comprend des couches 10 planes et des couches courbées 15. Les couches courbées 15 sont ici courbées vers l’intérieur autour d’un axe parallèle à l’axe longitudinal A1. Ici, chaque couche courbée 15 présente ainsi sensiblement la forme d’un arc de cercle autour d’un axe parallèle à l’axe longitudinal A1 et situé entre l’axe longitudinal A1 et la couche courbée. Pour chaque portion angulaire 11, les couches courbées 15 présentent une courbure strictement positive sur l’intégralité de la portion angulaire 11.
Dans l’exemple de la , chaque portion angulaire 11 comprend une moitié intérieure 12, proche de l’axe longitudinal A1, qui comprend des couches planes 10 et une moitié extérieure 13, distante de l’axe longitudinal A1, qui comprend des couches courbées 15.
La moitié intérieure 12 se présente sous la forme par exemple une base 2 selon le premier mode de réalisation. La moitié extérieure 13 se présente par exemple sous la forme d’une base conventionnelle cylindrique selon l’état de la technique actuel.
Les couches courbées 15 simplifient la fabrication de la base 2, la moitié extérieure 13 pouvant être fabriquée de façon conventionnelle, sans pliage. De plus, les couches courbées 15 étant situées en périphérie de la base, la contrainte en flexion sur la tôle métallique est modérée et la perte en termes de performances magnétiques est acceptable.
Dans ce deuxième mode de réalisation, comme le montre la , du fait de leur différence de formes, la moitié intérieure 12 et la moitié extérieure 13 délimitent entre elles un canal 5. Le canal 5 parcourt toute la circonférence de la base 2 globalement annulaire.
Le canal 5 est un espace libre qui peut par exemple servir à faire circuler un liquide de refroidissement. Le canal 5 peut aussi servir à insérer des moyens de fixations, par exemple pour fixer les dents 4 à la base 2 ou pour fixer le corps de stator 1 à un carter de protection.
Dans un troisième mode de réalisation représenté en , les lignes de pliure 20 sont de moins en moins courbées en s’éloignant de l’axe longitudinal A1. Cela signifie que le rayon de courbure des lignes de pliure 20, dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal A1 et passant par la base 2, croit avec la distance par rapport à l’axe longitudinal A1.
Dans ce troisième mode de réalisation, pour chaque portion angulaire 11, toutes les couches 10 sont planes. Chaque zone de pliure 21 présente, selon une direction orthoradiale qui lui est propre, une largeur qui croit avec la distance par rapport à l’axe longitudinal A1. La longueur des couches planes 10 d’une même portion angulaire 11 est ici sensiblement constante.
Comme cela ressort bien du procédé de fabrication décrit ultérieurement, ce troisième mode de réalisation permet de réduire le nombre d’étapes de pliage et permet donc de simplifier la fabrication de la base 2. En outre, les zones de pliures 20 sont certes plus larges mais situées principalement au niveau de la périphérie de la base 2, là où la contrainte en flexion sur la tôle métallique est modérée et la perte en termes de performances magnétiques est acceptable.
Dans un quatrième mode de réalisation non représenté, à la manière du deuxième mode de réalisation, la base comprend une moitié intérieure proche de l’axe longitudinal et une moitié extérieure éloignée de l’axe longitudinal. Dans chaque moitié, en s’éloignant de l’axe longitudinal, les pliures sont de moins en moins courbées. Cependant, pour chaque moitié, la courbe des pliures décroit à partir d’une courbure prédéterminée identique pour les deux moitiés.
Du fait de l’augmentation de la courbure des pliures en passant de la moitié intérieure et de la moitié extérieure, les deux moitiés permettent ici aussi de délimiter un canal.
Dans tous les modes de réalisation, il est prévu des reliefs en creux 6 sur la face d’extrémité 3 de la base 2. Chaque relief en creux 6 forme un renfoncement dans la base 2 par rapport à la face d’extrémité 3. En d’autres termes, un relief en creux 6 définit une diminution locale de l’épaisseur de la base 2. Ici, tous les reliefs en creux 6 sont identiques. En variante, la forme des reliefs en creux pourrait varier d’un relief à l’autre. Les reliefs en creux 6 peuvent présenter une surface avec des arêtes, comme dans l’exemple de la , ou encore une surface lisse.
Les reliefs en creux 6 sont ici situés au niveau de la fixation des dents 4 sur la base 2. Le corps de stator 1 présente ici un relief en creux 6 par dent 4. Chaque relief en creux est associé à une dent 4. Comme le montre bien la , chaque dent 4 présente une embase 41 de forme complémentaire conçue pour s’engager, partiellement ou jusqu’au contact de la base 2, dans son relief en creux 6 associé.
En pratique, le relief en creux présente ici un fond plat qui s’étend orthogonalement à l’axe longitudinal A1, depuis la face interne 30 jusqu’à la face externe 31 du corps 2, et qui est flanquée de deux rebords inclinés à 45 degrés.
Dans l’exemple de la , la dent 4 est positionnée à distance de la base 2. L’espace libre entre l’embase 41 de la dent et la base 2 est ici rempli par un matériau adhésif 7, par exemple une colle inorganique thermodurcissable ou une colle de type époxy.
Comme cela apparait en , chaque relief en creux 6 recouvre la zone de pliure 21 en intégralité. Cela signifie que le relief en creux 6 est plus large que la zone de pliure 21. En variante, le relief en creux pourrait être localisé entièrement à l’intérieur de la zone de pliure.
Les reliefs en creux 6 permettent d’améliorer la fixation des dents 4 sur la base 2, par exemple en augmentant la surface de collage. Les reliefs en creux 6 permettent également d’améliorer la circulation du flux magnétique au niveau des dents d’une part car ils réduisent le volume de la zone de pliure 21.
Dans tous les modes de réalisation, la tôle métallique présente ici des microstructures cristallines anisotropes. La tôle est alors dite « à grain orienté ». Ces microstructures, qui peuvent par exemple être des rainures obtenues par un laminage spécifique, permettent de réduire la résistance au flux magnétique de la tôle dans une direction donnée.
Ici, chaque couche plane 10 présente un grain orienté sensiblement parallèlement à la face d’extrémité 3 et au plan dans lequel s’étend cette couche plane 10. En tout point d’une couche 10 ou d’une ligne de pliure 20, le grain est ici orienté parallèlement à la face d’extrémité 3 et tangentiellement à la couche 10 ou à la ligne de pliure 20. Cela signifie que le grain des couches 10 est donc orienté dans une direction sensiblement orthoradiale.
Dans une tôle a grain orienté, la conductivité magnétique est grandement améliorée dans la direction des grains. Par conséquent la base 2 présente ici une grande conductivité magnétique tangentiellement à l’enroulement de la tôle, c’est-à-dire selon des directions sensiblement orthoradiale.
Dans les portions angulaires 11, cette orientation du grain permet une meilleure circulation du flux entre deux dents 4 adjacentes. Les tôles à grain orienté voient leurs performances magnétiques fortement réduites lorsqu’elles sont courbées. Les couches planes 10 permettent donc de limiter la diminution de la performance magnétique de la tôle métallique à grain orienté.
Ici, les dents 4 comprennent aussi un empilement de tôle à grain orienté.
En variante, il est possible d’utiliser des tôles qui ne présentent pas un grain orienté.
Un procédé de fabrication d’un corps de stator tel que décrit supra est maintenant détaillé en référence aux figures 6 et 7.
Comme le montre la , le procédé comprend trois étapes principales :
- une étape e1) d’enroulement de la tôle métallique autour d’un support ;
- une étape e2) de pliage de la tôle métallique lors de l’enroulement ;
- une étape e3) de fabrication et de fixation des dents au niveau des pliures.
- une étape e1) d’enroulement de la tôle métallique autour d’un support ;
- une étape e2) de pliage de la tôle métallique lors de l’enroulement ;
- une étape e3) de fabrication et de fixation des dents au niveau des pliures.
Ici, le support (non-représenté) est un polygone, s’étendant selon un axe de rotation correspondant à l’axe longitudinal A1, présentant autant de côtés que le nombre de portions angulaires 11 de la base 2. Lors de l’étape e1), la tôle, originellement sensiblement plane (en pratique soit parfaitement plane, soit légèrement incurvée car enroulée autour de grosses bobines avec de très grands rayons de courbure), est roulée autour du support en rotation.
Lors de l’étape e2), au cours de l’enroulement, la tôle est pliée à des positions déterminées. Ces positions déterminées sont calculées avant l’enroulement de façon à agencer les lignes de pliure 20 formées les unes au contact des autres, par exemple pour que les lignes de pliure 20 d’une même zone de pliure 21 soient radialement alignées. Le pliage est ainsi réalisé à des intervalles de longueur de tôle s’allongeant progressivement au cours de l’enroulement.
L’étape e2) est ici réalisée au cours de l’enroulement, c’est-à-dire au cours de l’étape e1). L’étape 2) commence ici sensiblement au même moment que l’enroulement.
Les positions déterminées permettent aussi d’emboutir et découper ou d’usiner la tôle avant de l’enrouler pour former les reliefs en creux 6. Des encoches peuvent par exemple être réalisées sur un côté latéral de la tôle. Ces encoches peuvent plus spécifiquement être réalisées sur le côté de la tôle qui engendre la face d’extrémité 3 lors de l’enroulement. Ainsi, lors de l’enroulement, les encoches sont agencées les unes au contact des autres de façon à former les reliefs en creux 6. En variante, les reliefs en creux pourraient être usinés sur la face d’extrémité après l’enroulement de la tôle.
Comme illustré en , le pliage se fait sur toute la largeur de la tôle selon l’axe longitudinal A1. Le pliage est ici réalisé en prenant la tôle en étaux par exemple au moyen d’un ensemble 8 comprenant une matrice et un poinçon. Cette matrice peut aussi servir à former les reliefs en creux 6 par exemple en emboutissant la tôle au moment où celle-ci est pliée.
Pour fabriquer une base 2 selon le premier mode de réalisation, la tôle est pliée tout au long de l’enroulement. La tôle est ici pliée avec un angle de pliage P sensiblement constant. L’angle de pliage est ici défini comme l’angle donné à la pliure qui fait face à l’axe longitudinal A1. L’angle de pliage est ici égal à 360 degrés divisé par le nombre de dents 4.
Pour fabriquer une base 2 selon le deuxième mode de réalisation, il est possible de fabriquer, dans un premier temps, la moitié intérieure 12 de la base 2 et, dans un deuxième temps, la moitié extérieure 13 de la base 2. Lors de la fabrication de la moitié intérieure 12, la tôle est pliée tout au long de l’enroulement. Pour fabriquer la moitié extérieure 13, une autre tôle peut classiquement être enroulée sur un support cylindrique sans effectuer aucune pliure pendant l’enroulement. Une fois les deux moitiés fabriquées, la moitié intérieure 12 est imbriquée dans la moitié extérieure 13. La moitié extérieure 13 peut aussi être fabriquée en stoppant le pliage au cours de l’enroulement de la tôle.
Pour fabriquer une base 2 selon le troisième mode de réalisation ( ), il est possible de plier la tôle uniquement sur le premier tour ou les quelques premiers tours d’enroulement de la tôle, par exemple les 2 à 5 premiers. Ensuite, la tôle peut être enroulée sans être pliée. Elle épouse alors la forme périphérique courante de la base 2 en court d’enroulement ce qui génère des lignes de pliure 20 de moins en moins courbées.
Pour fabriquer une base 2 selon le troisième mode de réalisation ( ), il est aussi possible de plier la tôle tout au long de l’enroulement avec un angle de pliage variable, ici de plus en plus grand.
Pour fabriquer une base 2 selon le quatrième mode de réalisation (non représenté sur les figures), deux bases 2 selon le troisième mode de réalisation peuvent être fabriquées puis imbriquées l’une dans l’autre.
Lors de l’étape e3), les dents 4 sont fabriquées en empilant des sections d’une tôle plane et sont ensuite rapportées sur la base 2. Les dents 4 sont spécifiquement fixées au niveau des lignes de pliure 20. En variante, les dents pourraient être réalisées d’un seul tenant avec la base, par exemple en découpant des encoches sur les tôles métalliques avant de l’enrouler.
La présente invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention.
Claims (10)
- Corps de stator (1) pour machine électrique à flux axial comprenant :
- une base (2) comportant des couches (10, 15) de tôle métallique qui sont enroulées autour d’un axe longitudinal (A1), la base (2) présentant une face d’extrémité (3) sensiblement orthogonale à l’axe longitudinal (A1),
- des dents (4) réparties et fixées sur la face d’extrémité (3) de la base (2),
caractérisé en ce que la base (2) comprend plusieurs portions angulaires (11) réparties autour de l’axe longitudinal (A1), chaque portion angulaire (11) comprenant au moins une couche plane (10), ladite couche plane (10) se rattachant à une couche (10, 15) d’une portion angulaire (11) adjacente par une pliure (20) située au niveau de la fixation d’une desdites dents (4) à la base (2). - Corps de stator (1) selon la revendication 1, dans lequel chaque portion angulaire (11) comprend au moins une autre couche (10) qui est plane et sensiblement parallèle à ladite couche plane (10).
- Corps de stator (1) selon l’une des revendications 1 à 2, dans lequel chaque portion angulaire (11) comprend au moins une autre couche (15) qui est courbée autour d’un axe parallèle à l’axe longitudinal (A1).
- Corps de stator (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la base (2) comprend, sur sa face d’extrémité (3), au moins un relief en creux (6), au moins une desdites dents (4) présentant une forme dont une partie est complémentaire de celle du relief en creux (6) et est emboitée dans le relief en creux (6).
- Corps de stator (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel chaque portion angulaire (11) comprend au moins deux couches (10, 15) rattachées par au moins deux pliures (20) à au moins deux couches (10, 15) d’une portion angulaire adjacente (11), lesdites au moins deux pliures (20) présentant des rayons de courbure croissants avec leur distance par rapport à l’axe longitudinal (A1).
- Corps de stator (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel chaque portion angulaire (11) comprend au moins deux couches (10, 15) rattachées par au moins deux pliures (20) à au moins deux couches (10, 15) d’une portion angulaire (11) adjacente, lesdites au moins deux pliures (20) présentant des rayons de courbure sensiblement constants.
- Corps de stator (1) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel ladite couche plane (10) s‘étend dans un plan parallèle à l’axe longitudinal (A1).
- Corps de stator (1) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel ladite couche plane (10) présente un grain orienté sensiblement parallèlement à la face d’extrémité (3) et au plan dans lequel s’étend ladite couche plane (10).
- Corps de stator selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel chaque portion angulaire (11) comprend au moins deux couches (10, 15) de tôle métallique, deux couches (10, 15) voisines étant séparées par une couche électriquement isolante.
- Procédé de fabrication d’un corps de stator (1) selon l’une des revendications 1 à 9 comprenant les étapes suivantes :
e1) enroulement des couches (10, 15) autour d’un support ;
e2) lors de l’enroulement, pliage de la tôle métallique de manière à former les pliures (20) ;
e3) fabrication des dents (4) et fixation des dents (4) sur la face d’extrémité (3).
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