"Procédé de fabrication de stators de machines électriques tournantes polyphasées, stators obtenus par ce procédé" .
Domaine de l ' invention
L ' invention concerne en général les procédés de fabrication des stators de machines électriques tournantes polyphasées , telles que les alternateurs ou un alterno-démarreurs de véhicules automobiles . Plus précisément , l ' invention concerne selon un premier aspect un procédé de fabrication d' un stator de machine électrique tournante polyphasée, telle qu' un alternateur ou un alterno-démarreur de véhicule automobile, ce stator comprenant un paquet de tôles troué centralement par un alésage et présentant un axe de symétrie, des encoches axialement traversantes ménagées dans le paquet de tôles autour de l ' alésage, et un bobinage ondulé comprenant une pluralité d' enroulements de phase formés chacun d' au moins un fil continu électriquement conducteur conformé en succession de créneaux comportant une pluralité de branches s ' étendant dans une série d' encoches et une pluralité de segments de liaison reliant les branches .
Etat de la technique On connaît des procédés pour produire des stators de ce type, en particulier par le document de brevet FR 2 608 334. Chaque enroulement de phase est d' abord mis en forme par conformation du fil en une succession de créneaux, puis est placé sur un outil d' insertion, et enfin est inséré dans les encoches du paquet de tôles à l ' aide de l ' outil . L ' insertion est effectuée phase par phase .
Les stators formés par cette méthode présentent des deux côtés du paquet de tôles des chignons très denses , offrant une forte résistance à la circulation
d' air . En outre, les chignons sont non symétriques , l ' un des chignons étant de hauteur axiale supérieure à celle de l ' autre chignon, ce qui est également défavorable pour la circulation de l ' air de refroidissement dans ces chignons .
Par ailleurs , le taux de remplissage des encoches , c ' est-à-dire le rapport entre la section du fil conducteur nu, usuellement en cuivre, et la section complète de l ' encoche dans laquelle est monté un isolant d ' encoche intervenant entre les bords des encoches et les fils , est limité à 50% , car le positionnement des branches dans les encoches est mal maîtrisé pendant le transfert des enroulements de phase de l ' outil d' insertion vers les encoches . De plus , les efforts nécessaires à l ' insertion des fils conducteurs dans les encoches sont très importants . La phase insérée la dernière doit en effet pousser les phases insérées précédemment . Les efforts sont mal transmis d' une phase à une autre . Dans certaines conditions , ceci peut nuire à la qualité du produit .
Dans ce contexte, la présente invention a pour but de pallier les défauts mentionnés ci-dessus .
Objet de l ' invention
A cette fin, le procédé de l ' invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu' en donne le préambule ci-dessus , est essentiellement caractérisé en ce qu' il comprend au moins une première étape au cours de laquelle les fils des enroulements de phase sont disposés simultanément sur un faux rotor et sont pendant cette même opération conformés en créneaux, le faux rotor présentant sur une face radialement extérieure une pluralité de fentes radiales dans lesquelles sont disposées les branches des enroulements , et une seconde étape au cours de laquelle le faux rotor est utilisé pour le transfert du bobinage dans le paquet de tôles ou pour la constitution du stator .
Selon un premier mode de réalisation, la seconde étape peut être réalisée en disposant le faux rotor au centre du paquet de tôles et en forçant les branches des enroulements radialement dans les encoches de l ' intérieur vers l ' extérieur .
Dans ce cas , les fentes radiales peuvent s ' étendre dans des plans radiaux respectifs régulièrement répartis autour d' un axe de symétrie du faux rotor, le faux rotor comprenant en outre une pluralité de lames disposées dans les fentes radiales , et des moyens de déplacement des lames radialement de l ' intérieur vers l ' extérieur dans les fentes radiales , les branches des enroulements venant s ' insérer dans les fentes radiales à la première étape d' un côté radialement extérieur des lames , les lames étant déplacées radialement vers l ' extérieur à la seconde étape de façon à transférer les branches des fentes radiales dans les encoches .
Suivant un second mode de réalisation, le stator peut être constitué à la seconde étape en fixant une chemise cylindrique autour du faux rotor .
Avantageusement , les fentes radiales peuvent être en nombre égal au nombre d' encoches .
De préférence, chaque fente radiale peut présenter une largeur circonférentielle correspondant à la section du fil , de sorte que les branches sont toutes alignées radialement dans la fente .
Selon un autre aspect du procédé de l ' invention, la première étape peut être réalisée en déposant les fils des enroulements dans un premier groupe de fentes radiales consécutives , depuis un premier côté axial du faux rotor jusqu' à un second côté axial opposé au premier, en pliant les fils du second côté axial du faux rotor pour constituer des segments de liaison, en déposant les fils dans un second groupe de fentes axiales consécutives situé à côté du premier, depuis le second côté axial jusqu' au premier côté axial , en pliant les fils du premier côté axial pour constituer d' autres
segments de liaison, et ainsi de suite jusqu' à avoir effectué un premier tour complet du faux rotor et avoir constitué une première couche de fils , toutes les fentes radiales étant occupées par une branche d' un fil , puis en effectuant de la même manière un ou plusieurs autres tours pour constituer une ou plusieurs autres couches de fils dans les fentes radiales .
De préférence, chaque groupe de fentes radiales peut comprendre un nombre de fentes égal au nombre de fils utilisés pour constituer le bobinage à la première étape .
Selon un premier exemple de séquence de bobinage, dans la première couche, les branches d' un fil déterminé peuvent occuper un ensemble de fentes radiales qui est propre à ce fil , et , dans la ou les autres couches , les branches de ce même fil peuvent occuper le même ensemble de fentes radiales .
Alternativement, dans la première couche, les branches d' un fil déterminé peuvent occuper un ensemble de fentes radiales qui est propre à ce fil , et, dans au moins une autre couche, les branches de ce même fil peuvent occuper un autre ensemble de fentes radiales .
Dans ce cas , ledit autre ensemble de fentes radiales peut être décalé d' une fente par rapport audit ensemble de fentes radiales .
Selon un autre exemple de séquence de bobinage, dans la première couche, les branches d' un fil déterminé peuvent occuper un premier ensemble de fentes radiales qui est propre à ce fil , dans au moins une seconde couche, les branches de ce même fil peuvent occuper un second ensemble de fentes radiales différent du premier ensemble, et , dans au moins une troisième couche, les branches de ce même fil peuvent occuper un troisième ensemble de fentes radiales différent des premier et second ensembles .
Avantageusement , les fils des enroulements de phases peuvent être disposés suivant une même séquence
dans tous les groupes de fentes , dans une couche déterminée du bobinage .
Alternativement, dans la première couche, les fils des enroulements de phases peuvent être disposés suivant une même première séquence déterminée dans tous les groupes de fentes , et, dans au moins une autre couche, les fils peuvent être disposés suivant une seconde séquence .
Dans ce cas , le bobinage peut comprendre un nombre de fils pair, ladite seconde séquence étant obtenue à partir de la première séquence en permutant les fils voisins deux à deux .
Par exemple, le nombre de couches bobinées suivant la première séquence peut être égal au nombre de couches bobinées suivant la seconde séquence .
Selon un autre exemple de séquence de bobinage, dans au moins une couche, les fils des enroulements de phases peuvent être disposés suivant une même première séquence déterminée dans certains groupes de fentes , et suivant une seconde séquence déterminée dans d' autres groupes de fentes .
En variante, les fils utilisés pour constituer le bobinage à la première étape peuvent être coupés , généralement en leur milieu, après la première étape . Par exemple, la première étape peut être réalisée en bobinant un nombre pair de fils présentant chacun une extrémité d' entrée et une extrémité de sortie, ces fils étant réunis par paires après la première étape en connectant électriquement l ' une à l ' autre les extrémités d' entrée des fils d'une même paire et les extrémités de sortie des fils d' une même paire .
Selon encore un autre aspect du procédé de l ' invention, les parties des fils constituant les segments de liaison entre un premier groupe de fentes radiales et un second groupe suivant le premier dans l ' ordre de bobinage peuvent comprendre des premiers segments mutuellement parallèles formant un faisceau
plat sortant du premier groupe de fentes radiales suivant une direction inclinée par rapport à l ' axe du faux rotor jusqu ' à un sommet axial des segments de liaison, et des seconds segments mutuellement parallèles et formant un faisceau plat prolongeant les premiers segments depuis ledit sommet jusqu ' au second groupe de fentes radiales , en oblique par rapport à l ' axe du faux rotor, de telle sorte que les faisceaux de premiers et seconds segments se recouvrent mutuellement dans une zone sensiblement triangulaire au sommet des segments de liaison .
Dans ce cas , les seconds segments peuvent s ' étendre d' un côté radialement extérieur des premiers segments dans la zone triangulaire de recouvrement . Avantageusement , les zones triangulaires de recouvrement d' une couche déterminée peuvent venir s ' insérer entre les zones triangulaires de recouvrement de la couche précédente, sans les recouvrir, même partiellement . Par ailleurs , les encoches du stator peuvent présenter une largeur circonférencielle correspondant à la section du fil , toutes les branches étant alignées dans une même encoche .
Selon encore un autre aspect du procédé de l ' invention, les branches peuvent être bloquées dans les encoches par déformation de la section d' au moins certaines branches .
Dans ce cas , l ' opération de déformation de la section des branches peut être réalisée après insertion des branches dans les fentes radiales du faux rotor et/ou après insertion des branches dans les encoches du stator .
Enfin, le fil peut présenter une section ronde . Selon un second aspect, l ' invention porte sur un stator de machine électrique tournante polyphasée, telle qu' un alternateur ou un alterno-démarreur de véhicule automobile, ce stator comprenant un paquet de tôles
troué centralement par un alésage et présentant un axe de symétrie, des encoches axialement traversantes ménagées dans le paquet de tôles autour de l ' alésage et présentant chacune une pluralité de positions de réception réparties radialement sur plusieurs niveaux, et un bobinage ondulé comprenant une pluralité d' enroulements de phase formés chacun d' au moins un fil continu électriquement conducteur conformé en succession de créneaux comportant une pluralité de branches disposées à des positions de réception dans une série d' encoches et une pluralité de segments de liaison reliant les branches , caractérisé en ce que chaque fil est enroulé en spirale autour de l ' alésage et forme plusieurs spires correspondant chacune à un tour de l ' alésage, les branches d' une même spire étant toutes disposées dans des positions de réception de même niveau .
Avantageusement , le bobinage peut être bobiné de telle façon que les fils des enroulements passent dans un premier groupe d' encoches consécutives , depuis un premier côté axial du stator jusqu ' à un second côté axial opposé au premier, puis sont plies du second côté axial du stator pour constituer des segments de liaison, puis passent dans un second groupe d' encoches consécutives situé à côté du premier, depuis le second côté axial jusqu' au premier côté axial , puis sont plies du premier côté axial pour constituer d' autres segments de liaison, et ainsi de suite sur un premier tour complet du stator constituant une première couche, les branches de la première couche occupant les positions de réception radialement extérieures de toutes les encoches , les fils étant bobinés de la même manière sur un ou plusieurs autres tours et constituant une ou plusieurs autres couches dont les branches occupent des positions de réception radialement plus intérieures dans les encoches .
De préférence, les parties des fils constituant les segments de liaison entre un premier groupe d' encoches et un second groupe d' encoches suivant le premier dans l ' ordre de bobinage peuvent comprendre des premiers segments mutuellement parallèles formant un faisceau plat sortant du premier groupe d' encoches suivant une direction inclinée par rapport à l ' axe du stator jusqu' à un sommet axial des segments de liaison, et des seconds segments mutuellement parallèles et formant un faisceau plat prolongeant les premiers segments depuis ledit sommet jusqu' au second groupe d' encoches , en oblique par rapport à l ' axe du stator, de telle sorte que les faisceaux de premiers et seconds segments se recouvrent mutuellement dans une zone sensiblement triangulaire au sommet des segments de liaison .
Dans ce cas , les seconds segments peuvent s ' étendre d' un côté radialement extérieur des premiers segments dans la zone triangulaire de recouvrement . De plus , les zones triangulaires de recouvrement d' une couche déterminée peuvent venir s ' insérer entre les zones triangulaires de recouvrement de la couche précédente, sans les recouvrir, même partiellement .
Avantageusement, les premiers et/ou seconds segments issus d ' une même extrémité d ' une encoche déterminée peuvent former un alignement radial d ' un côté circonférentiel de l ' encoche, ou deux alignements radiaux en V des deux côtés circonférentiels de 1 ' encoche . Selon une première variante permettant d ' obtenir des chignons aérés , les segments de liaison reliant un premier groupe d ' encoches à un second groupe d' encoches sont relativement longs , de telle sorte que leurs premiers et seconds segments sont mutuellement écartés et définissent entre eux une pluralité de passages d ' air radiaux.
Selon une seconde variante permettant d' obtenir des chignons compacts , les segments de liaison reliant un premier groupe d' encoches à un second groupe d' encoches sont relativement courts , de telle sorte que leurs premiers et seconds segments sont mutuellement jointifs ou mutuellement faiblement écartés .
Par ailleurs , les encoches du stator peuvent présenter une largeur circonférentielle correspondant à la section du fil , toutes les branches étant alignées dans une même encoche .
Selon un autre aspect , les branches peuvent être bloquées dans les encoches par déformation de la section d' au moins certaines branches .
Enfin, le fil peut présenter une section ronde .
Brève description des figures
D' autres caractéristiques et avantages de l ' invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-dessous , à titre indicatif et nullement limitatif , en référence aux figures annexées , parmi lesquelles : la figure 1 est une vue développée d ' un fil d' un enroulement de phase conformé en une succession de créneaux, - la figure 2 est une vue partielle d' un stator conforme à l ' invention, en coupe dans un plan perpendiculaire à son axe de symétrie, la figure 3 est une vue de côté d ' un stator conforme à l ' invention, - la figure 4A est une vue en perspective du faux rotor utilisé dans le premier mode de réalisation de l ' invention, représenté à la fin de la première étape, une fois les enroulements de phase bobinés dans les fentes radiales , - la figure 4B est une vue suivant une direction radiale du faux rotor de la figure 4A disposé au centre du paquet de tôles , au début de la seconde étape,
la figure 5A est une vue simplifiée en perspective d ' une extrémité du stator de la figure 3 , montrant la disposition des segments de liaison issus d' une même encoche, la partie droite de la figure montrant des segments relativement plus longs permettant d ' obtenir des chignons aérés comme illustré sur la partie droite de la figure 5C , la partie gauche de la figure montrant des segments relativement plus courts permettant d ' obtenir des chignons compacts comme illustré sur la partie gauche de la figure 5C , la figure 5B est une vue radiale selon la flèche VB de la figure 5A, la figure 5C est une vue radiale d ' une partie du chignon d ' un stator, la partie gauche de la figure illustrant une première configuration des segments dans laquelle ceux-ci sont pratiquement j ointifs , la partie droite illustrant une seconde configuration des segments dans laquelle ces segments sont mutuellement écartés , la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 2 , montrant la déformation des fils dans les encoches du stator . la figure 7 est une demi-vue en coupe axiale du faux rotor des figures 4A et 4B, la figure 8 est une demi-vue en coupe du faux rotor de la figure 7 , dans un plan perpendiculaire à l ' axe de symétrie du faux rotor, considérée suivant l ' incidence des flèches VIII de la figure 7 , les figures 9A à 9F sont des représentations développées de différentes séquences de bobinage des fils des enroulements de phase sur le faux rotor des figures 4A et 4B, correspondant à différentes variantes de réalisation de l ' invention, chaque ligne montrant la séquence de bobinage d'une couche du bobinage, la position finale de la couche dans les encoches du stator (détail A) , et la position de la couche dans les fentes du faux rotor (détail B) , le détail C résumant la répartition des phases dans les encoches , chacune des
figures 9A à 9F étant coupée en quatre planches (9Al à 9A4 , 9Bl à 9B4 ect...) , les segments s ' interrompant aux limites a à f se prolongeant aux points a ' à f ' des planches voisines (par exemple les segments des planches 9Al se prolongent en 9A2 et les segments des planches 9A3 se prolongent en 9A4) , les figures 1OA et 10B sont des schémas de principes montrant de façon développée les positions cironférentielles respectives des segments de liaison de deux couches successives du bobinage bobiné suivant les séquences des figures 9A à 9F , la figure 11 est une représentation schématique en coupe radiale d ' une partie du bobinage après mise en place dans le stator, montrant qu' il est possible de faire varier l ' inclinaison du chignon. la figure 12 est un schéma de principe montrant les moyens permettant de réaliser des croisements de fils sur la machine des figures 13 à 17 , la figure 13 est une vue générale de la machine permettant de bobiner les fils des enroulements de phase sur le faux rotor à la première étape, la figure 14 est une vue en perspective avant de la machine de la figure 13 , les moyens de manipulation des faux rotors n' étant pas représentés , - la figure 15 est une vue en coupe longitudinale de la machine de la figure 13 , considérée suivant l ' incidence des flèches XV de la figure 13 , le faux rotor étant représenté au centre des moyens guide- fils , agrippé par les moyens de déplacement , - la figure 16 est une vue agrandie d' une partie des moyens guide-fils de la figure 14 , considérée suivant la direction longitudinale avant , la figure 17 est une vue en coupe des moyens guide-fils , considérée suivant l ' incidence des flèches XVII de la figure 14 , les figures 18A à 18G sont des représentations schématiques partielles de certains éléments de la
figure 13 , illustrant une partie de la séquence de bobinage des fils des enroulements de phase sur le faux rotor, la figure 19 est une vue partielle éclatée, en coupe, d' un stator obtenu conformément à un second mode de réalisation de l ' invention, considéré dans un plan perpendiculaire à l ' axe de symétrie du stator, et la figure 20 est une vue en coupe axiale du stator de la figure 19 , la chemise et le faux rotor étant représentés assemblés .
Exemples de réalisation de l ' invention Le procédé vise à fabriquer des stators 1 de machine électrique tournante polyphasée, plus particulièrement des stators d' alternateurs ou d' alterno-démarreurs de véhicules automobiles .
Le stator 1 comprend un paquet de tôles 10 annulaire troué centralement par un alésage 12 et présentant un axe de symétrie axiale 13 , des encoches axiales 30 ménagées dans le paquet de tôles 10 régulièrement réparties autour de l ' alésage 12 , et un bobinage ondulé 6 ( figures 2 et 3 ) .
Les encoches 30 sont séparées les unes des autres par des nervures axiales 35 appelées dents .
Ces encoches 30 traversent axialement de part en part le paquet de tôles 10 car elles s ' étendent sur toute la longueur axiale du paquet de tôles 10 , et sont ouvertes aux deux extrémités axiales opposées de celui- ci .
Le bobinage 6 comprend une pluralité d' enroulements de phase 70 typiquement constitués chacun d' au moins un fil 60 continu électriquement conducteur
(figure 1) . Le fil est par exemple de section ronde en cuivre recouvert d' un isolant tel que de l ' émail de diamètre quelconque, typiquement compris entre 1 , 5 et 2 , 12 mm.
De manière connue, un isolant d ' encoche, visible à la figure 2 , est interposé entre les fils et le bord des encoches .
Le fil 60 est conformé en une succession de créneaux 61 , comme illustré sur la figure 1 , de telle sorte que chaque enroulement de phase 70 comprend une succession de branches 71 , sensiblement rectilignes , disposées parallèlement les unes aux autres , reliées par des segments de liaison 72. Plus précisément, chaque branche 71 présente une extrémité reliée par un segment de liaison 72 à l ' extrémité de la branche 71 précédente située du même côté, et une extrémité opposée reliée par
un autre segment de liaison à l ' extrémité de la branche suivante située du même côté .
Les encoches 30 offrent chacune une pluralité de positions de réception 36 des branches latérales 71 étagées radialement sur plusieurs niveaux ( figure 2 ) .
Chaque enroulement 70 est disposé sur le stator de façon à ce que les branches latérales 71 soient disposées à des positions de réception 36 dans une série d' encoches 30 du stator 1 , les segments de liaison 72 formant des chignons 40 et 40 ' respectivement d'un premier et d' un second côté axial du stator 1.
Les encoches 30 sont généralement divisées en plusieurs séries , chaque série étant exclusivement associée à un enroulement 70 donné et recevant exclusivement les branches de cet enroulement . Les encoches 30 d' une même série sont réparties régulièrement autour du stator 1 , les positions des séries d' encoches 30 associées aux différents enroulements se déduisant les unes des autres par un décalage angulaire d' une encoche, comme le montre la figure 9A.
Toutefois , dans certains cas , un même enroulement de phase peut être répartis dans deux séries d ' encoches , comme on le verra plus loin . Le ou les fils 60 de chaque enroulement 70 sont enroulés chacun en spirale autour de l ' alésage 12 et forme ainsi plusieurs spires 73 correspondant chacune à un tour d' alésage 12. Ces spires 73 sont coaxiales à l ' axe de symétrie 13 du stator . Les spires 73 des différents fils 60 se superposent radialement dans un ordre prédéterminé, et sont disposées dans les encoches 30 de façon concentrique, les spires 73 insérées les premières étant disposées radialement à l ' extérieur, et les spires 73 insérées les dernières étant disposées radialement a l ' intérieur du paquet de tôles 10.
Selon l ' invention, le procédé comprend au moins une première étape au cours de laquelle les fils 60 des enroulements de phase 70 sont disposés simultanément sur un faux rotor 80 et sont pendant cette même opération conformés en créneaux, et une seconde étape au cours de laquelle le faux rotor 80 est utilisé pour le transfert du bobinage 6 dans le paquet de tôles 10 (premier mode de réalisation) ou pour la constitution du stator 1
(second mode de réalisation) .
Description du faux rotor et de la méthode d' insertion des fils des enroulements de phase dans le faux rotor
Dans les deux modes de réalisation, on utilise un faux rotor 80 sensiblement cylindrique présentant sur une face radialement extérieure 85 une pluralité de fentes radiales 84 dans lesquelles sont disposées les branches 71 des enroulements 70 ( figures 7 et 8 ) . Les fentes radiales 84 sont en nombre égal au nombre d' encoches 30 et sont régulièrement réparties autour du faux rotor 80. Elles s ' étendent sur toute la longueur axiale du faux rotor et sont ouvertes radialement vers l ' extérieur et aux deux extrémités axiales du faux rotor 80.
Par ailleurs , chaque fente radiale 84 présente une largeur circonférentielle correspondant à la section du fil , de sorte que les branches 71 sont toutes alignées radialement dans la fente 84 et occupent une pluralité de positions radiales réparties radialement sur plusieurs niveaux .
La première étape est réalisée à l ' aide d' une machine de bobinage 90 qui sera décrite plus loin, selon une séquence de bobinage dont plusieurs variantes sont représentées sur les figures 9A à 9F, en déposant simultanément les fils 60 des différents enroulements 70 dans un premier groupe de fentes radiales 84
consécutives , depuis un premier côté axial du faux rotor 80 jusqu' à un second côté axial opposé au premier, en pliant les fils 60 du second côté axial du faux rotor 80 pour constituer des segments de liaison 72 , en déposant les fils 60 dans un second groupe de fentes axiales 84 consécutives situé à côté du premier, depuis le second côté axial jusqu' au premier côté axial , en pliant les fils 60 du premier côté axial pour constituer d' autres segments de liaison 72 , et ainsi de suite jusqu' à avoir effectué un premier tour complet du faux rotor 80 et avoir constitué une première couche de fils 60.
Toutes les fentes radiales 84 sont alors occupées par une branche 71 d' un fil 60 , cette branche occupant la position radiale la plus intérieure dans la fente (première ligne, détail B des figures 9A à 9F) .
On effectue de la même manière un ou plusieurs autres tours pour constituer une ou plusieurs autres couches de fils 60 dans les fentes radiales 84.
A chaque tour supplémentaire, une branche 71 vient s ' insérer dans chaque fente 84 , occupant la position radiale immédiatement à l ' extérieur de la branche 71 insérée au tour précédent (voir dernière ligne détail B des figures 9A à 9F) .
On effectue donc autant de tours qu' il y a de positions radiales dans une fente 84.
On voit clairement sur les figures 9A à 9F que chaque groupe de fentes radiales 84 comprend un nombre de fentes égal au nombre de fils utilisés pour réaliser l ' opération de bobinage, ce nombre pouvant être égal au nombre d' enroulements de phase 70 ou différent de celui- ci , comme on le verra plus loin.
Premier exemple de séquence de bobinage (figure 9A)
La figure 9A correspond à un exemple de réalisation dans lequel on utilise 6 fils pour réaliser
le bobinage, les fentes radiales présentant 6 positions radiales , l ' opération de bobinage étant réalisée en 6 tours , et le stator ainsi réalisé comportant 6 enroulements de phase de chacun 6 tours , notés x, u, z , w, y et v (1 fil par phase) . Les entrées 62 des fils des enroulements de phase sont notées xl , ul , zl , wl, yl et vl , et leurs sorties 63 respectives x2 , u2 , z2 , w2 , y2 et v2.
La séquence de bobinage est telle que les fentes radiales 84 sont divisées en plusieurs ensembles associés exclusivement à un enroulement 70 (voir détails A et C) .
Ainsi , dans la première couche, les branches 71 d' un enroulement de phase 70 déterminé occupent un ensemble de fentes radiales 84 qui est propre à cet enroulement, et dans les autres couches , les branches 71 de ce même enroulement de phase 70 occupent le même ensemble de fentes radiales 84.
A cet effet, les fils 60 des enroulements de phases 70 sont disposés suivant une même séquence dans tous les groupes de fentes 84 , dans une couche déterminée du bobinage 6 , et cette séquence est la même dans toutes les couches du bobinage 6.
Les fentes 84 associées à un enroulement de phase 70 donné sont réparties, régulièrement autour du faux rotor et sont espacées de 6 fentes (par exemple : fentes
-1L , 7/ , 1-LJ1 , 1X J9 ...)I .
Second exemple de séquence de bobinage ( figure 9B)
La figure 9B correspond aussi à un exemple de réalisation dans lequel on utilise 6 fils pour réaliser le bobinage, les fentes radiales présentant 6 positions radiales , l ' opération de bobinage étant réalisée en 6 tours , et le stator ainsi réalisé comportant 6 enroulements de phase de chacun 6 tours (1 fil par phase) .
Dans l ' exemple de réalisation de la figure 9B, les branches 71 d' un même enroulement de phase 70 sont réparties dans deux ensembles de fentes radiales 84.
Plus précisément , dans les quatre premières couches , les branches 71 d' un enroulement de phases 70 déterminé occupent un premier ensemble de fentes radiales qui est propre à cet enroulement , et, dans les deux dernières couches , les branches 71 de ce même enroulement de phase 70 occupent un autre ensemble de fentes radiales .
Cet autre ensemble de fentes radiales 84 est ici décalé d' une fente par rapport audit premier ensemble de fentes radiales , vers la droite dans la représentation de la figure 9B . Ce décalage pourrait également être d' une fente vers la gauche .
Les courants électriques parcourant les enroulements de phase 70 résultant de la séquence de bobinage de la figure 9B sont déphasés par rapport aux courants électriques parcourant les enroulements de phase 70 résultant de la séquence de bobinage de la figure 9A.
Troisième exemple de séquence de bobinage ( figure 9C) La figure 9C correspond encore à un exemple de réalisation dans lequel on utilise 6 fils pour réaliser le bobinage, les fentes radiales présentant 6 positions radiales , l ' opération de bobinage étant réalisée en 6 tours , et le stator ainsi réalisé comportant 6 enroulements de phase de chacun 6 tours (1 fil par phase) .
Dans l ' exemple de réalisation de la figure 9C , les branches 71 d' un enroulement de phase 70 sont réparties dans trois ensembles de fentes radiales 84. Ainsi , dans les deux premières couches , les branches 71 d' un enroulement de phases déterminé occupent un premier ensemble de fentes radiales 84 qui
est propre à cet enroulement , dans les deux couches suivantes , les branches 71 de ce même enroulement de phase 70 occupent un second ensemble de fentes radiales 84 différent du premier ensemble, et, dans les deux dernières couches , les branches 71 de ce même enroulement de phase 70 occupent un troisième ensemble de fentes radiales 84 différent des premier et second ensembles .
Le second ensemble de fentes est décalé d' une fente vers la droite sur la figure 9C par rapport au premier, et le troisième ensemble de fentes est décalé d' une fente vers la droite sur la figure 9C par rapport au second.
Les courants électriques parcourant les enroulements de phase 70 résultant de la séquence de bobinage de la figure 9C sont déphasés par rapport aux courants parcourant les enroulements de phase 70 résultant de la séquence de bobinage de la figure 9A ou de la séquence 9B .
Quatrième exemple de séquence de bobinage ( figure 9D)
La figure 9D correspond touj ours à un exemple de réalisation dans lequel on utilise 6 fils pour réaliser le bobinage, les fentes radiales présentant 6 positions radiales , l ' opération de bobinage étant réalisée en 6 tours .
Dans la séquence de bobinage représentée à la figure 9D, les fils des enroulements de phases sont disposés suivant une même première séquence déterminée dans tous les groupes de fentes des trois premières couches , et sont disposés suivant une seconde séquence dans les trois autres couches .
Ladite seconde séquence est obtenue à partir de la première séquence en répartissant les fils en plusieurs paires de fils mutuellement voisins , et en permutant les
fils voisins deux à deux, entre les troisième et quatrième couches (points a2 , b2 , c2 , d2 , e2 , f2 ) .
Du fait que le nombre de couches bobinées suivant la première séquence est égal au nombre de couches bobinées suivant la seconde séquence, on obtient un stator à trois enroulements de phase de 6 tours comportant chacun deux fils parallèles .
En effet , les branches 71 du premier fil d' une paire sont disposées aux trois premières couches dans un premier ensemble de fentes radiales 84 , et sont disposées aux trois dernières couches dans un second ensemble de fentes radiales 84 décalées d' une fente par rapport au premier ensemble .
Les branches 71 du second fil de la même paire sont disposées aux trois premières couches dans le second ensemble de fentes radiales 84 , et sont disposées aux trois dernières couches dans le premier ensemble de fentes radiales 84.
Les premier et second fils sont donc parcourus par des courants électriques qui sont en phase, et constituent de ce fait un même enroulement de phase à deux fils parallèles .
Les extrémités d' entrée respectives de ces deux fils sont mutuellement connectées électriquement, de même que leur extrémités de sortie .
La séquence de bobinage de la figure 9D pourrait comporter un décalage d' une encoche du type décrit relativement à la figure 9C .
Cinquième exemple de séquence de bobinage ( figure
9E)
La figure 9E correspond touj ours à un exemple de réalisation dans lequel on utilise 6 fils pour réaliser le bobinage, les fentes radiales présentant 6 positions radiales , l ' opération de bobinage étant réalisée en 6 tours .
Dans la séquence de bobinage représentée à la figure 9E, les fils 60 des enroulements de phase 70 sont coupés en leur milieu après la première étape, entre la troisième couche et la quatrième couche . La première moitié de fil 60 comprend une première extrémité (entrée ou sortie xl , ul , z2 , w2 , yl , vl ) et s ' étend sur les trois premières couches jusqu' à une seconde extrémité (entrée ou sortie a21 , b21 , c21 , d21 , e21 , f21 ) , dans un ensemble de fentes radiales propre à l ' enroulement de phase correspondant .
La seconde moitié de fil 60 comprend une troisième extrémité ( entrée ou sortie a22 , b22 , c22 , d22 , e22 , f22 ) et s ' étend sur les trois dernières couches jusqu' à une seconde extrémité de sortie, dans le même ensemble de fentes radiales que la première moitié de fil .
Les seconde et troisième extrémités sont créées quand le fil 60 est coupé .
Dans le but de faciliter cette coupe, on crée une boucle avec le fil 60 entre les troisième et quatrième couches lors du bobinage, cette boucle étant ensuite sectionnée .
Enfin, on connecte électriquement les première et troisième extrémités appartenant aux deux moitiés de fils issues du même fil , et on connecte électriquement les second et troisième extrémités appartenant aux deux moitiés de fils issues du même fil .
On crée ainsi six enroulements de phases 70 , de trois tours chacun, à deux fils parallèles .
Sixième exemple de séquence de bobinage (figure 9F)
Comme précédemment, la figure 9F correspond à un exemple de réalisation dans lequel on utilise 6 fils pour réaliser le bobinage, les fentes radiales présentant 6 positions radiales , l ' opération de bobinage étant réalisée en 6 tours .
La séquence de bobinage représentée sur la figure 9F combine certaines caractéristiques des séquences des figures 9D et 9E .
Comme dans la variante de réalisation de la figure 9E, chaque fil est coupé entre la troisième couche et la quatrième couche .
Par ailleurs , les premières moitiés de fils occupant les trois premières couches sont répartis par paires et subissent des croisements paires par paires au milieu de la seconde couche .
De même, les secondes moitiés de fils occupant les trois dernières couches subissent des croisements paires par paires au milieu de la cinquième couche, les secondes moitiés de fils étant répartis selon les mêmes paires que les premières moitiés de fils , de telle sorte que chaque fil revient à sa position initiale .
Enfin, on connecte électriquement les deux premières extrémités des deux fils d'une même paire et les deux troisièmes extrémités des deux fils d' une même paire, soit quatre extrémités en tout mutuellement connectées . De même, on connecte électriquement les deux secondes extrémités des deux fils d'une même paire et les deux quatrièmes extrémités des deux fils d' une même paire, soit encore quatre extrémités en tout mutuellement connectées .
On obtient alors trois enroulements de phase de trois tours , comprenant chacun quatre fils en parallèle .
Les séquences de bobinage des figures 9A, 9B, 9C et 9E permettent chacun d' obtenir six enroulements de phase décalés de 30° , susceptibles d' être connectés trois par trois en étoile ou en triangle .
Les séquences de bobinage des figures 9D et 9F permettent chacun d' obtenir trois enroulements de phase décalés de 60° , susceptibles d' être connectés en étoile ou en triangle .
Formation et disposition des segments de liaison 72
Selon un autre aspect particulièrement important de l ' invention illustré sur les figures 10A/B et sur les figures 9A à 9F, les parties des fils 60 constituant les segments de liaison 72 entre un premier groupe de fentes radiales 84 et un second groupe suivant le premier dans l ' ordre de bobinage comprennent des premiers segments 721 mutuellement parallèles formant un faisceau plat sortant du premier groupe de fentes radiales 84 suivant une direction inclinée par rapport à l ' axe du faux rotor 80 jusqu' à un sommet axial 723 des segments de liaison 72 , et des seconds segments 722 mutuellement parallèles et formant un faisceau plat prolongeant les premiers segments 721 depuis ledit sommet 723 jusqu' au second groupe de fentes radiales 84 , en oblique par rapport à l ' axe du faux rotor 80 , de telle sorte que les faisceaux de premiers et seconds segments 721/722 se recouvrent mutuellement dans une zone sensiblement triangulaire 724 au sommet des segments de liaison 72.
Ces faisceaux plats s ' étendent dans un secteur de cylindre coaxial à l ' axe de symétrie du faux rotor .
Les faisceaux plats peuvent aussi s ' étendre chacun dans un plan sensiblement perpendiculaire aux fentes dont sont issus les segments (pour les premiers segments 721 ) ou perpendiculaire aux fentes vers lesquelles les segments sont dirigés (pour les seconds segments 722 ) .
Les figures 10A/B représentent les deux premiers tours de la séquence de bobinage d' une pluralité de fils 60 sur le faux rotor 80 , par exemple six fils dans les exemples de réalisation des figures 9A à 9F . Les fils 60 ne sont pas représentés individuellement, mais sous forme d' une bande se développant en créneau autour du faux rotor, cette bande matérialisant le traj et des fils . On indique par là que les fils 60 sont bobinés simultanément et sont maintenus mutuellement parallèles
dans un faisceau plat pendant toute l ' opération de bobinage, comme on peut le voir sur les figures 9A à 9F . Chaque portion verticale numérotée de la bande correspond au passage du faisceau dans un groupe de fentes radiales .
On voit sur la figure 1OA que le bobinage est effectué vers la gauche à partir des entrées des fils . Les premiers segments 721 des segments de liaison 72 reliant le premier groupe de fentes 84 au second groupe de fentes 84 sont orientés vers le bas et vers la gauche de la figure 1OA à partir de la sortie des fentes 84. Les fils 60 sont ensuite plies tout en restant mutuellement parallèles , tous du même côté, et s ' étendent en oblique vers le haut et vers la gauche de la figure 1OA jusqu ' aux fentes du second groupe . L' ensemble des pliures des fils forment le sommet axial 723 , destiné à former l ' extrémité axiale du chignon du stator, ce sommet étant disposé approximativement entre les premier et second groupes de fentes radiales 84 , de telle sorte que les premier et second segments 721 et
722 d' un même fil sont symétriques par rapport à la verticale passant par la pliure du fil dans la représentation de la figure 10A.
On voit sur les figures 9A à 9F que le second segment 722 du fil situé le plus à droite recouvre les premiers segments 721 des tous les autres fils , soit cinq fils pour un bobinage réalisé à 6 fils . Le second segment 722 du fil situé immédiatement à sa gauche recouvre les premiers segments 721 de tous les fils situés plus à gauche que lui-même, soit quatre fils si le bobinage est réalisé à 6 fils . Le second segment 722 du fil situé le plus à gauche ne recouvre pas les premiers segments 721 des autres fils .
Les segments de liaisons 72 peuvent donc être divisés en trois zones . La zone de recouvrement 724 présente une épaisseur double et une forme de triangle isocèle dont le sommet axial 723 constitue un bord, le
sommet opposé à ce bord pointant vers les fentes radiales . Des deux côtés de la zone de recouvrement 724 , on trouve deux zones latérales 725 présentant une épaisseur simple (un fil) , de forme sensiblement triangulaire, s ' étendant entre un côté de la zone de recouvrement et les groupes de fentes radiales 84.
On notera que les segments de liaison 72 séparant les groupes de fentes 1 et 2 et les segments de liaison séparant les groupes de fentes 3 et 4 (voir figure 10A) sont séparés par un espace vide 726 de forme triangulaire .
Les autres segments de liaison 72 séparant d' autres groupes de fentes sont constitués de la même façon que décrit ci-dessus . On voit nettement sur la figure 10B que les zones triangulaires de recouvrement 724 d' une couche déterminée viennent s ' insérer entre les zones triangulaires de recouvrement 724 de la couche précédente, sans les recouvrir même partiellement, dans les espaces vides 726 laissés entre les segments de liaison 72.
De plus , les zones latérales 725 des segments de liaison 72 de la seconde couche viennent recouvrir les zones latérales 725 des segments de liaison de la première couche, comme on le voit sur la figure 10B .
Si le bobinage comprend un nombre pair de couches , l ' épaisseur radiale des parties du bobinage destinées à former les chignons du stator 1 est uniforme tout autour du faux rotor 80. En revanche, si le bobinage comprend un nombre impair de couches , les parties du bobinage destinées à- former les chignons du stator 1 présentent des surépaisseurs radiales locales .
On notera que cette disposition respective des zones de recouvrement 724 des couches successives est obtenue en bobinant alternativement les couches dans un sens puis dans le sens opposé, comme on le voit sur les
figures 9A à 9F . En effet , il ressort clairement de la figure 9A que la première couche est bobinée vers la gauche à partir des entrées des fils , que la seconde couche est bobinée vers la droite, la troisième vers la gauche, et ainsi de suite .
Suivant un autre aspect de l ' invention, on notera que les seconds segments 722 s ' étendent d' un côté radialement extérieur des premiers segments 721 dans la zone triangulaire de recouvrement 724 , et ce dans tous les segments de liaison 72 de toutes les couches .
Premier mode de réalisation du stator On voit sur les figures 4A, 7 et 8 que le faux rotor 80 comprend dans ce premier mode de réalisation une partie cylindrique 88 définissant la face radialement extérieure 85 dans laquelle sont ménagées les fentes radiales 84 , une pluralité de lames 86 disposées dans les fentes radiales 84 , et des moyens 87 de déplacement des lames 86 radialement de l ' intérieur vers l ' extérieur dans les fentes radiales 84. Pendant la première étape, les lames 86 sont disposées au fond des fentes radiales 84 , les branches 71 des enroulements 70 venant s ' insérer dans ces fentes radiales 84 d' un côté radialement extérieur des lames 86 , comme on le voit dans la moitié gauche de la figure 7.
A la seconde étape, l ' insertion des enroulements 70 dans les encoches 30 du stator est réalisée en disposant l ' outil d' insertion 80 au centre du paquet de tôles 10 ( figure 4B) , de façon à ce que chaque fente radiale 84 se trouve en regard d' une encoche 30 , et en forçant les branches 71 radialement dans les encoches 30 de l ' intérieur vers l ' extérieur .
A cet effet , les lames 86 sont déplacées radialement vers l ' extérieur par les moyens 87 prévus dans ce but (voir la moitié droite de la figure 7 qui représente le faux rotor avec les lames 86 sensiblement à mi-course) .
Comme le montre la figure 7 , chaque lame 86 s ' étend dans un plan radial par rapport à l ' axe du faux rotor 80 et comprend une partie centrale 861 engagée dans une des fentes radiales 84 , et deux parties d' extrémité 862 prolongeant axialement la partie centrale 861 des deux côtés de la partie cylindrique 88.
Les parties d' extrémités 862 des lames 86 sont délimitées d' un côté radialement intérieur par des bords biseautés 863 , de telle sorte que les bords biseautés
863 des différentes lames définissent de chaque côté de
la partie cylindrique 88 un tronc de cône en creux 864 , convergeant vers ladite partie cylindrique 88 , coaxial à l ' axe de symétrie du faux rotor 80.
Les moyens 87 de déplacement des lames 86 comprennent deux poussoirs 871 en tronc de cône mobiles le long de l ' axe de symétrie du faux rotor 80 , et des actionneurs 872 pour déplacer axialement lesdits poussoirs 871.
Les poussoirs 871 présentent des formes conjuguées à celles du tronc de cône en creux 864.
Les actionneurs 872 sont typiquement constitués de vérins pourvus chacun d' une tige mobile axialement , les poussoirs étant solidaires des tiges . Les vérins sont aptes à déplacer les tiges pour appliquer axialement les poussoirs 871 contre les bords biseautés 863 formant les troncs de cône en creux 864 , ces poussoirs sollicitant ainsi les lames 86 dans le sens d' un écartement vers l ' extérieur . Le déplacement des poussoirs et des lames est visible en comparant les moitiés gauche et droite de la figure 7.
Les parties centrales 861 des lames 86 poussent alors les branches latérales 71 dans les encoches 30 , tous les enroulements de phase 70 étant ainsi mis en place sur le stator 1 en une seule opération . Dans ce mode de réalisation, le parallélisme des branches 71 est particulièrement bien maîtrisé tout au long des différentes étapes . Ces branches sont maintenues parallèles dans les fentes radiales 84 de l ' outil d' insertion 80 , puis pendant le transfert de l ' outil vers les encoches 30.
Par ailleurs , les actionneurs 872 permettant d' écarter les lames 86 sont déportés et ne se trouvent pas au centre de l ' outil 80. Ceci est un avantage important du fait que la taille des stators tend à se réduire .
De plus , l ' insertion radiale des spires permet de mettre en place les spires sans torsion de celles-ci
pendant l ' insertion, de telle sorte qu' elles ne se déforment pas en retour une fois l ' insertion terminée .
Enfin, le faux rotor 80 est pourvu d ' un axe central 89 solidaire de la partie cylindrique 88 , s ' étendant axialement au-delà des lames 86. Cet axe central 89 sert de guidage pour les poussoirs 871.
Second mode de réalisation du stator
Dans ce second mode de réalisation, illustré sur les figures 19 et 20 , le stator 1 est constitué à la seconde étape en fixant une chemise cylindrique 20 autour du faux rotor 80 , celui-ci devenant un élément constitutif du stator 1. La chemise cylindrique 20 présente une longueur axiale égale à celle du faux rotor 80 et un diamètre intérieur légèrement inférieur au diamètre extérieur du faux rotor 80.
Le faux rotor 80 , comme on le voit sur la figure 20 , présente une forme générale cylindrique, de diamètre extérieur constant sur toute sa hauteur axiale, et est percé axialement d' une lumière cylindrique constituant l ' alésage 12 du paquet de tôles 10 , les fentes radiales 84 constituant quant à elles les encoches 30 du paquet de tôles 10.
Les fentes radiales 84 s ' étendent pratiquement sur toute l ' épaisseur radiale du faux rotor, de la face radialement extérieure 85 à la face radialement intérieure délimitant l ' alésage 12. Ces fentes sont fermées d' un côté intérieur par une cloison mince au regard de l ' épaisseur radiale du faux rotor 80 , et sont fermées d' un côté extérieur par la chemise 20.
Le faux rotor ne comporte pas , dans ce second mode de réalisation, de lames mobiles 86 , les branches 71 remplissant entièrement les fentes 84 , jusqu' aux cloisons fermant ces fentes d'un côté intérieur .
La chemise 20 est disposée autour du faux rotor 80 par expansion thermique, cette chemise 20 étant d' abord chauffée à une température telle que son diamètre intérieur devient supérieur au diamètre extérieur du faux rotor 80 , puis la chemise 20 étant enfilé axialement autour du faux rotor 80 , enfin la chemise 80 étant refroidie, ce qui provoque une constriction de la chemise sur le faux rotor 80 du fait de la diminution du diamètre intérieur de la chemise 20. Le diamètre intérieur de la chemise 20 est choisi de façon à ce que la liaison entre le faux rotor et la chemise soit particulièrement solide .
Selon une variante de réalisation, on remplace l ' étape de chauffage de la chemise par une étape de refroidissement du faux rotor 80 , de façon à diminuer le diamètre extérieur du faux rotor suffisamment pour permettre d' enfiler la chemise 20.
Machine à bobiner les fils des enroulements de phase sur le faux rotor
Cette machine, comme on le voit sur la figure 13 , comprend principalement un bâti 91 , un magasin 92 de stockage des fils 60 en bobines , des moyens 93 de guidage des fils 60 depuis le magasin 92 jusqu ' à une station de bobinage 94 , des moyens 95 pour déplacer le faux rotor 80 axialement à la station de bobinage 94 , et des moyens de manutention 96 permettant de transférer le faux rotor 80 entre une zone de stockage 97 et la station de bobinage 94.
On voit sur les figures 14 , 16 et 17 que les moyens de guidage 93 comprennent une plaque de support 931 verticale rigidement fixée sur le bâti 91 , une plaque avant 932 présentant une forme de demi anneau rigidement fixée d' un côté avant de la plaque de support, des bras de guidage 933 fixes s ' étendant radialement à partir d' un bord supérieur en arc de
cercle de la plaque avant 932 , et des tubes de guidage 934 radiaux montés coulissant radialement sur la plaque avant dans le prolongement des bras de guidage 933.
La station de bobinage 94 est situé au centre de la plaque avant 932 , le bord en arc de cercle de celle- ci étant tourné vers le haut et étant centré sur un axe X-X' .
Chaque fil 60 s ' étend à partir du magasin 92 jusqu' à une extrémité extérieure d'un des bras de guidage 933 , puis radialement le long de ce bras 933 jusqu' au tube 934 associé, puis radialement à l ' intérieur du tube jusqu' à la station de bobinage 94 ( figure 16 ) .
Chaque bras de guidage 933 porte des galets G alignés de deux côtés opposés du fil 60 pour redresser ce fil et le rendre rectiligne ( figure 16 ) et des moyens B pour autoriser le déplacement du fil 60 radialement vers le centre de la plaque avant 932 tout en bloquant le déplacement du fil 60 en sens inverse . Les moyens de guidage 93 comprennent encore
( figure 17 ) des moyens 935 pour déplacer simultanément tous les tubes 934 , ces moyens comprenant pour chaque tube 934 un axe rotatif A parallèle à l ' axe X-X' et traversant la plaque avant, un pignon avant PV monté à rotation sur la plaque avant autour de l ' axe A et engrenant un filetage externe ménagé sur le tube 934
(voir aussi figure 16 ) , et un pignon arrière PR solidaire d' une extrémité de l ' axe rotatif A opposée au pignon avant PV. Ces moyens comprennent encore un organe d' entraînement C en arc de cercle d' axe X-X' mobile en rotation autour de l ' axe X-X' par rapport à la plaque avant 932 et présentant une denture interne engrenant tous les pignons arrière PR, et un moteur M entraînant l ' organe C en rotation par l ' intermédiaire d' une denture externe ménagée sur une face radialement externe de celle-ci .
Le moteur M entraîne l ' organe C en rotation autour de l ' axe X-X' , dans le sens horaire ou anti-horaire, l ' organe C entraînant alors les pignons avant PV en rotation par rapport à la plaque avant , ce qui provoque le déplacement radial des tubes de guidage 934 , vers l ' intérieur ou vers l ' extérieur suivant le sens de rotation de l ' organe C .
Les moyens de guidage 93 comprennent encore
( figure 17 ) des moyens 936 pour tasser les fils dans les fentes du faux rotor 80. Ces moyens 936 comprennent des lames radiales L montées mobiles radialement sur la plaque avant 932 , chacune associée à un tube de guidage
934 , et une plaque de guidage PG perpendiculaire à l ' axe
X-X' montée mobile en rotation autour de l ' axe X-X' sur la plaque de support 931.
La plaque de guidage PG porte une pluralité de fentes arquées FA formant des cames dans lesquelles sont engagés des ergots E solidaires des lames radiales L, la rotation de la plaque PG provoquant le déplacement des ergots E le long des fentes et le déplacement radial des lames L .
La plaque de guidage PG porte d' un côté arrière une nervure en arc de cercle N présentant une denture externe engrenant une roue dentée RD, cette roue étant entraînée en rotation par un actionneur AC par l ' intermédiaire de la roue dentée auxiliaire RA.
Comme on le voit sur la figure 14 , le magasin 92 comprend une pluralité de bobines 921 d' axes horizontaux, montées sur des supports 922 rotatifs autour d' axes respectifs verticaux, les fils s ' étendant à partir des bobines 921 jusqu ' à des poulies de renvoi 923 disposées en deux colonnes , de part et d' autre des moyens de guidage 93 , puis jusqu' aux aux bras de guidage radiaux 933 des moyens de guidage 93. Les moyens 95 de déplacement du faux rotor 80 comprennent une unité avant 951 et une unité arrière 952 , visibles sur la figure 15 , disposés des deux côtés
axiaux opposés des moyens de guidage 93 , et des moyens 953 /953 ' pour déplacer axialement les unités avant et arrière 951 et 952.
Le faux rotor 80 , à la station de bobinage 94 , est disposé de telle sorte que son axe central 89 soit aligné selon l ' axe X-X' .
L'unité avant 951 comprend un corps 954 et une tête 955 libre en rotation autour de l ' axe X-X ' par rapport au corps 954 , cette tête 955 étant susceptible d' agripper une extrémité de l ' axe central 89 du faux rotor 80 et comprenant des moyens de fixation des extrémités libres 64 des fils 60 , à des positions angulaires de blocage prédéterminées . Ces positions de blocage sont réparties autour de la tête 955 de façon à pouvoir être amenées dans le prolongement radial des tubes de guidage 934 par rotation de la tête 955.
L ' unité arrière 952 comprend un corps 954 ' , une tête 955 ' susceptible d' agripper l ' extrémité de l ' axe central 89 opposée à l ' unité avant , et des moyens 956 pour entraîner ladite tête 955 ' en rotation autour de l ' axe X-X' par rapport au corps 954 ' .
Les moyens 953 pour déplacer l ' unité avant sont débrayables , de telle sorte que, une fois que les deux têtes 955/955 ' ont agrippé le faux rotor 80 , il est possible de déplacer d' une seule pièce l ' ensemble formé par les deux têtes 955/955 ' et le faux rotor 80 en translation axiale, à l ' aide des moyens 953 pour déplacer l ' unité arrière 952 , et en rotation autour de l ' axe X-X' , à l ' aide des moyens 956 pour entraîner la tête 955 ' en rotation .
Les moyens de manutention 96 sont aptes à saisir un faux rotor 80 à bobiner dans la zone de stockage 97 , et à le déplacer entre cette zone et une position d' agrippement située immédiatement à l ' avant de la station de bobinage, le faux rotor étant orienté de façon à ce que son axe central 89 s ' étende selon l ' axe
X-X' . Les unités avant et arrière 951 et 952 viennent agripper le faux rotor dans cette position.
Une fois le bobinage du faux rotor 80 terminé, les unités avant 951 et arrière 952 positionnent le faux rotor 80 de nouveau en position d' agrippement , et les moyens de manutention viennent le saisir pour le transférer jusqu' à la zone de stockage 97 , après que les unités avant 951 et arrière 952 aient libéré le faux rotor 80. Tous les éléments de la machine sont pilotés par un calculateur (non représenté) .
On va maintenant décrire le cycle de bobinage des fils 60 sur le faux rotor 80 , en référence aux figures 18A à 18G. En position de départ , les deux extrémités de l ' axe central 89 du faux rotor 80 sont verrouillées dans les têtes 955/955 ' des unités avant et arrière 951 et 952 , et le faux rotor 80 occupe sa position d' agrippement . Les extrémités libres 64 des fils 60 dépassent radialement des tubes de guidage 933.
Le faux rotor 80 et les deux têtes 955/955 ' sont ensuite déplacés axialement vers l ' arrière et sont orientés de façon adéquate pour que la tête 955 de l ' unité avant 951 puisse agripper les extrémités libres 64 des fils 60.
On se trouve alors dans la situation illustrée en traits pleins sur la figure 18A. La séquence de bobinage proprement dite commence à ce point .
Le faux rotor 80 est d ' abord déplacé axialement vers l ' avant jusqu' à la position illustrée en lignes brisées sur la figure 18A, les tubes de guidages 934 étant dans le même temps déplacés radialement vers l ' intérieur avec les fils 60 , sur une longueur équivalente au déplacement du faux rotor 80. Il résulte de ces mouvements conjoints que des branches 71 sont déposés axialement au fond d' un premier groupe de fentes radiales 84.
Les tubes de guidage 934 sont ensuite relevés radialement ( traits pleins sur la figure 18B) , puis sont de nouveau déplacés vers l ' intérieur avec les fils 60 pour créer les segments de liaisons 72 s ' étendant entre le premier groupe de fentes radiales 84 et le second groupe . Pendant le déplacement vers l ' intérieur des tubes 934 , le faux rotor 80 subit une rotation autour de l ' axe X-X' et subit parallèlement une courte translation vers l ' avant ( formation des premiers segments 721 ) puis une courte translation vers l ' arrière ( formation des seconds segments 722 ) . On se trouve dans la situation illustrée en lignes brisées sur la figure 18B . Les tubes de guidage 934 sont alors disposés en regard des fentes radiales 84 du second groupe . Les tubes de guidage 934 sont ensuite relevés radialement (traits pleins sur la figure 18C) d' une longueur correspondant à la longueur des branches 71 , puis sont de nouveau déplacés vers l ' intérieur avec les fils 60 pour créer les branches déposées dans le second groupe de fentes radiales 84. Pendant le déplacement vers l ' intérieur des tubes 934 , le faux rotor 80 subit une translation vers l ' arrière . On se trouve dans la situation illustrée en lignes brisées sur la figure 18C .
Les tubes de guidage 934 sont ensuite relevés radialement ( traits pleins sur la figure 18D) d'une longueur correspondant à la longueur des segments de liaison 72 entre le second groupe de fentes radiales et le troisième groupe de fentes radiales , puis sont de nouveau déplacés vers l ' intérieur avec les fils 60 pour créer ces segments de liaisons 72. Pendant le déplacement vers l ' intérieur des tubes 934 , le faux rotor 80 subit une rotation autour de l ' axe X-X' et subit parallèlement une courte translation vers l ' arrière ( formation des premiers segments 721 ) puis une courte translation vers l ' avant ( formation des seconds segments 722 ) . Ces segments de liaison 72 sont disposés d'un côté opposé aux segments de liaisons 72 formés à
l ' étape de la figure 18B . On se trouve dans la situation illustrée en lignes brisées sur la figure 18D . Les tubes de guidage 934 sont alors disposés en regard des fentes radiales 84 du troisième groupe . Les figures 18E à 18G illustrent les étapes suivantes , permettant de déposer des branches 71 dans le troisième groupe de fentes radiales 84 , de créer des segments de liaison 72 s ' étendant entre le troisième et le quatrième groupe de fentes 84 et de déposer des branches 71 dans le quatrièmes groupe de fentes 84. Ces opérations sont effectuées conformément à la procédure décrite relativement aux figures 18A à 18C .
L ' opération de bobinage se poursuit de la même façon, jusqu' à avoir effectué un tour complet du faux rotor 80 , et avoir constitué la première couche de fils . Les autres couches sont constituées de la même façon .
Si on souhaite inverser le sens de bobinage en passant d' une couche à l ' autre, comme dans les exemples de séquence de bobinage illustrés sur les figures 9A à
9F, il suffit de faire tourner le faux rotor 80 dans un sens pour constituer la première couche et dans le sens opposé pour constituer la seconde couche .
Le décalage d'une fente radiale entre deux couches successives (voir figure 9B, entre la quatrième et la cinquième couche) peut être réalisé très facilement avec la machine décrite ci-dessus , comme on le comprend aisément .
Il est possible également de programmer la machine pour créer des boucles en un point prédéterminé du bobinage, par exemple entre deux couches , ces boucles étant destinées à être coupées pour créer de nouvelles entrées et de nouvelles sorties (voir par exemple figure 9E) . A cet effet, il suffit de programmer la machine de façon à créer des segments de liaison 72 allongés entre le dernier groupe de fente de la première couche et le premier groupe de fentes de la couche suivante, en
prévoyant un déplacement axial du rotor plus long pendant cette étape . Les boucles peuvent ensuite être commodément sectionnées .
Pour réaliser les permutations de fils deux à deux du type illustré sur les figures 9D (3ème couche) et 9F (2ème et 4ème couches ) , il est nécessaire de prévoir que la plaque avant 932 est divisée en deux parties mobiles l ' une par rapport à l ' autre, comme illustré schématiquement sur la figure 12. Dans le cas d' une machine permettant de bobiner six fils , la première partie est rigidement fixée à la plaque de support 931 et porte les bras de guidage 933 et les tubes de guidage 934 associés aux premier, troisième et cinquième fils , ces fils étant numérotés suivant l ' ordre dans lequel ils sont disposés autour de la station de bobinage 94.
La seconde partie est mobile en rotation autour de l ' axe X-X' par rapport à la première et porte les bras de guidage 933 et les tubes de guidage 934 associés aux second, quatrième et sixième fils . Le déplacement de la seconde partie peut être réalisé par tous moyens adaptés , par exemple par un moteur dont l ' arbre entraîne une roue dentée engrenant une denture ménagée sur la seconde partie . Le déplacement de la seconde partie permet d' amener le premier fil entre les second et quatrième fils , le troisième fil entre les quatrième et sixième fils , et le cinquième fil du côté extérieur du sixième fil , réalisant ainsi les permutations deux à deux recherchées .
Blocage des branches des fils dans les encoches du paquet de tôles
Ce blocage peut être réalisé par plusieurs techniques différentes .
Selon une première variante de réalisation, les branches 71 sont bloquées dans les encoches 30 par déformation de la section d' au moins certaines branches 71. Dans chaque encoche, cette déformation est effectuée sur au moins la branche 71 située dans la position radialement la plus extérieure, c ' est-à-dire la plus proche de l ' ouverture de l ' encoche, de façon à bloquer les autres branches à l ' intérieur de l ' encoche . La déformation peut être pratiquée également sur toutes les autres branches de l ' encoche .
Les branches 71 qui sont déformées viennent en appui sur les deux parois opposées de l ' encoche 30.
L ' opération de déformation de la section des branches 71 peut être réalisée de plusieurs façons .
1/ Après insertion de toutes les branches dans les encoches du paquet de tôles , en venant appuyer avec une lame sur la branche la plus intérieure de chaque encoche . 2 / Après insertion de toutes les branches dans les fentes radiales du faux rotor, en venant appuyer avec les lames L des moyens de compactage 936 de la machine de bobinage 90 sur la branche la plus extérieure de chaque fente radiale . 3 / Après le dépôt de chaque couche dans les fentes radiales du faux rotor, en venant appuyer avec les lames L des moyens de compactage 936 de la machine de bobinage 90 sur la dernière branche déposée dans chaque fente radiale . On obtient alors la situation illustrée sur la figure 6.
4/ En combinant les méthode précédentes , et en réalisant le compactage à la fois après le dépôt de chaque couche dans les fentes radiales du faux rotor et après transfert des branches dans les encoches du paquet de tôles .
On notera que la déformation des branches dans les fentes du faux rotor n' empêche nullement le transfert de
ces branches dans les encoches du paquet de tôles conformément au premier mode de réalisation du stator, l ' effort exercé par l ' actionneur pour déplacer les lames 86 du faux rotor 80 étant très élevé et contrebalançant largement la résistance résultant de l ' appui des branches 71 sur les côtés des fentes radiales .
Le blocage des branches dans les encoches par déformation de la section des fils présente l ' avantage d' augmenter le coefficient de remplissage des encoches . Selon une seconde variante de réalisation, le blocage des branches dans les encoches est réalisé par déformation du bord intérieur de chaque dent 35 (pied de dents ) , en une pluralités de points répartis axialement le long du pied de dent ou sur toute la longueur axiale du pied de dent .
Selon une troisième variante de réalisation, le blocage des branches dans les encoches est réalisé en imprégnant les fils avec une résine après l ' insertion de ceux-ci dans les encoches . II est possible de combiner les trois variantes de réalisation, et de réaliser par exemple une déformation des sections des fils pour augmenter le coefficient de remplissage des encoches et un blocage par imprégnation .
Caractéristiques des stators obtenus conformément au procédé de l ' invention
Ces stators présentent des caractéristiques particulières résumées ci-dessous . Un tel stator comprend un bobinage ondulé 6 comprenant une pluralité d' enroulements de phase formés chacun d' un fil 60 électriquement conducteur ou de plusieurs fils 60 en parallèles . Ces fils sont continus , ce qui signifie qu' ils ne sont pas constitués de plusieurs tronçons soudés bout à bout . En revanche, quand un enroulement de phase comporte plusieurs fils 60 parallèles , les extrémités d' entrée de ces fils sont
réunies par soudage et les extrémités de sortie de ces fils sont réunies par soudage .
Chaque fil 60 est enroulé en spirale autour de l ' alésage 12 du paquet de tôles 10 et forme plusieurs spires 73 correspondant chacune à un tour de l ' alésage 12 , chaque spire 73 étant incorporée dans une couche différente du bobinage . Les branches 71 d' une même spire 73 sont toutes disposées dans des positions de réception des encoches 30 du paquet de tôles 10 situées radialement au même niveau .
Les encoches 30 du stator présentent une largeur circonférentielle correspondant à la section du fil 60 , toutes les branches 71 étant alignées radialement en un rang dans une même encoche 30. Le bobinage 6 est bobiné de telle façon que les fils 60 des enroulements passent dans un premier groupe d' encoches 30 consécutives , depuis un premier côté axial du stator 1 jusqu' à un second côté axial opposé au premier, puis sont plies du second côté axial du stator 1 pour constituer des segments de liaison 72 , puis passent dans un second groupe d' encoches 30 consécutives situé à côté du premier, depuis le second côté axial jusqu' au premier côté axial , puis sont plies du premier côté axial pour constituer d' autres segments de liaison 72 , et ainsi de suite sur un premier tour complet du stator 1 constituant une première couche, les branches 71 de la première couche occupant les positions de réception 36 radialement extérieures de toutes les encoches 30 , les fils 60 étant bobinés de la même manière sur un ou plusieurs autres tours et constituant ainsi une ou plusieurs autres couches de fils dont les branches 71 occupent des positions de réception 36 radialement plus intérieures dans les encoches 30.
Les parties des fils 60 constituant les segments de liaison 72 entre un premier groupe d' encoches 30 et un second groupe d' encoches 30 suivant le premier dans l ' ordre de bobinage comprennent des premiers segments
721 mutuellement parallèles formant un faisceau plat sortant du premier groupe d' encoches 30 suivant une direction inclinée par rapport à l ' axe du stator jusqu ' à un sommet axial des segments de liaison 72 , et des seconds segments 722 mutuellement parallèles et formant un faisceau plat prolongeant les premiers segments 721 depuis ledit sommet jusqu' au second groupe d' encoches 30 , en oblique par rapport à l ' axe du stator, de telle sorte que les faisceaux de premiers et seconds segments 721/722 se recouvrent mutuellement dans une zone sensiblement triangulaire 724 au sommet des segments de liaison 722.
Les faisceaux plats s ' inscrivent dans une surface en secteur de cylindre coaxiale à l ' axe de symétrie 13 du stator .
Les seconds segments 722 s ' étendent touj ours d' un côté radialement intérieur des premiers segments 721 dans la zone triangulaire 724 de recouvrement .
Les zones triangulaires de recouvrement 724 d' une couche déterminée viennent s ' insérer entre les zones triangulaires de recouvrement 724 de la couche précédente, sans les recouvrir, même partiellement . Il en découle que, si le bobinage est réalisé à partir d' un nombre de fils pair, les chignons 40/40 ' du stator 1 présentent une épaisseur radiale constante sur toute la périphérie du stator . L' épaisseur radiale des chignons est la même que l ' épaisseur radiale des branches 71 alignées dans les encoches 30.
Toutefois , si on réalise le bobinage avec un nombre impair de fils , certaines zones présenteront une épaisseur plus grande, comme expliqué plus haut .
Les chignons obtenus sont ainsi particulièrement compact radialement, les segments de liaison étant toutefois bien ordonnés et dessinant des passages de circulation d' air, comme on le voit sur la figure 3. De façon particulièrement avantageuse, il est possible de moduler la section droite de ces passages en inclinant
les fils dans les chignons , comme le montre la figure 11. On peut ainsi optimiser les conditions de refroidissement .
Pour obtenir des chignons particulièrement perméables à l ' air, du type représenté sur la figure 3 , il est avantageux de prévoir que les segments de liaison
72 formés à la première étape présentent des longueurs croissantes ou décroissantes le long d ' un même fil ( figure 1 ) . On entend par longueur d ' un segment de liaison 72 la longueur de la portion du fil constituant ce segment .
Les spires 73 destinées à être insérées les premières dans les encoches 30 , et dont les branches 71 sont insérées en positions radialement extérieures de fonds d' encoches 30 , sont conformées à la première étape de façon à ce que leurs segments de liaison 72 soient relativement plus longs que ceux des spires 73 dont les branches latérales 71 occupent des positions radialement intérieures . Dans l ' exemple de la figure 3 , tous les segments de liaison 72 d ' une même spire 73 présentent une même longueur .
Cette longueur décroît régulièrement d' une spire
73 à la suivante le long du fil 60. La différente longueur entre les segments de liaison 72 des différentes spires 73 d' un même fil compense le fait que les branches 71 successives d' une spire extérieure, disposées en fond d ' encoches 30 , sont mutuellement plus écartées que les branches 71 d' une spire intérieure, dont les branches sont disposées en entrée d ' encoches 30.
Une fois les spires insérées dans le paquet de tôles 10 , le segment de liaison 72 reliant les deux branches 71 extérieure sera plus ouvert que le segment de liaison 72 reliant les deux branches 71 intérieure . Il subira du fait de son ouverture plus grande un aplatissement qui le ramènera à la même hauteur que le
segment de liaison 72 reliant les deux branches 71 intérieure (voir figures 5A et 5B) .
On obtient ainsi des chignons dont tous les éléments présentent la même hauteur axiale, comme le montre la figure 3.
De plus , tous les segments issus d ' une même extrémité d ' une encoche donnée du stator se trouvent de ce fait , sensiblement alignés radialement selon deux directions , comme le montre la figure 5B . Dans l ' exemple de séquence de bobinage des figures 9Al à 9A4 , les segments issus d ' une même extrémité axiale d ' une encoche et faisant partie des couches 1 , 3 et 5 sont mutuellement alignés et sont inclinés d ' un premier côté circonférentiel . Les segments faisant partie des couches 2 , 4 et 6 sont mutuellement alignés radialement et sont inclinés d ' un second côté circonférentiel opposé au premier . Les segments des couches 1 , 3 et 5 forment avec les segments des couches 2 , 4 et 6 un V dont l ' extrémité de l ' encoche constitue la pointe ( figure 5A) .
Dans d ' autres séquences de bobinages , tous les segments issus d ' une même encoche peuvent être alignés d ' un même côté circonférentiel de l ' encoche .
Pour obtenir des chignons bien perméables à l ' air de refroidissement , on choisit les segments de liaison 72 relativement longs (partie droite de la figure 5A) . Ainsi , quand on considère les segments reliant un premier groupe d ' encoches 30 à un second, on observe que les premiers segments 721 de ces segments de liaisons 72 sont mutuellement parallèles et écartés (partie droite de la figure 5C) . De même, les seconds segments 722 de ces segments de liaison 70 sont mutuellement parallèles et écartés .
On définit ainsi entre les segments issus des différentes encoches une pluralité de passages d ' air s ' étendant radialement à travers les chignons , de section parallélépipédique, comme on le voit sur la
partie droite de la figure 5C . Ces passages sont disposés dans les chignons selon un maillage régulier, ce qui favorise la circulation d' air et le refroidissement des chignons . II est également possible d ' obtenir des chignons particulièrement compacts en bobinant les fils de façon à ce que les segments de liaisons soient j ointifs une fois en place sur le stator . Les chignons ne sont alors traversés par aucun passage de circulation d ' air . Dans ce but , on choisit les longueurs des segments de liaisons 72 relativement courts (partie gauche de la figure 5A) . Quand on considère les segments reliant un premier groupe d ' encoches 80 à un second, on observe que leurs premiers segments 721 sont mutuellement parallèles et jointifs ou très faiblement écartés (partie gauche de la figure 5C) . De même, leurs seconds segments 722 sont mutuellement parallèles et j ointifs ou très faiblement écartés . Bien entendu, le chignon dans ce cas présente une hauteur axiale plus faible que dans le cas du chignon bien aéré décrit ci-dessus et illustré sur la partie droite de la figure 5C .
Cette configuration est avantageuse dans le cas de stators à refroidissement par conduction vers la culasse .
Avantages du procédé décrit ci-dessus et des stators produits conformément à celui-ci
Ce procédé est adapté à pratiquement toutes les tailles d' alternateurs pour véhicules automobiles commercialisées . Les stators de ces alternateurs comprennent typiquement un alésage de diamètre 80 à 120 mm, comportent 12 à 16 pôles , soit un pas polaire d' environ 18 à 30 mm, et de préférence 6 encoches par pôle . Ces caractéristiques sont particulièrement intéressantes car elles sont réalistes en termes de manufacturabilité et de performances .
Dans le cas d' alternateurs-redresseurs , le procédé permet de réaliser des bobinages comprenant deux systèmes triphasés , mutuellement décalés de 30° électriques , qui sont plus performants que les systèmes triphasés simples .
Cependant, pour des alternateurs de pas polaires plus petits , sur lesquels il ne serait pas possible pour des raisons techniques ou économiques de mettre 6 encoches par pôle, il est possible de ne réaliser que 3 encoches par pôle, et de constituer le bobinage suivant la méthode de l ' invention, en bobinant à l ' aide de trois fils au lieu de 6.
Inversement, pour des machines de pas polaire plus grand, il est envisageable de choisir 9 , 12 , 15 ou plus de 15 encoches par pôle, et de constituer le bobinage selon le procédé de l ' invention en utilisant 9 , 12 , 15 ou plus de 15 fils . Par exemple, il est possible de réaliser avec le procédé décrit ci-dessus un alternateur-redresseur de forte puissance, 14 volts et 400 Ampères , à 12 pôles , 108 encoches , comportant un bobinage 3 systèmes triphasés mutuellement décalés de 20° électriques .
Par ailleurs , le procédé décrit ci-dessus permet de réaliser des stators présentant un fort taux de remplissage des encoches . Il est possible d' atteindre des taux de remplissage de 65% (rapport entre la section des conducteurs nus et la section de l ' encoche) .
Les stators obtenus présentent de bonnes caractéristiques thermiques (bon refroidissement des chignons du fait de la structure aéré de ces chignons ) et acoustiques , et un bon rendement électrique .
De plus , le procédé ne comporte généralement pas d' étape de soudure, ce qui permet de réduire le temps de cycle et de limiter le risque de défaut dans le bobinage . Les seules soudures éventuellement nécessaires sont en petit nombre, par exemple 6 par stator, et
concernent les entrées et les sorties de phases (voir l ' exemple de réalisation de la figure 9D) .
Les machines de bobinage présentent une grande flexibilité et peuvent être adaptées facilement en fonction des caractéristiques des stators à produire : diamètre et hauteur axiale du paquet de tôles , nombre d' encoches , de spires , section du fil , couplage en étoile ou en triangle des enroulements de phase .