WO2021123536A1 - Stator pour moteur électrique - Google Patents

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WO2021123536A1
WO2021123536A1 PCT/FR2020/052244 FR2020052244W WO2021123536A1 WO 2021123536 A1 WO2021123536 A1 WO 2021123536A1 FR 2020052244 W FR2020052244 W FR 2020052244W WO 2021123536 A1 WO2021123536 A1 WO 2021123536A1
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stator
housing
channel
outlet
inlet
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PCT/FR2020/052244
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English (en)
Inventor
Cédric LEDIEU
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Novares France
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    • H02K2203/09—Machines characterised by wiring elements other than wires, e.g. bus rings, for connecting the winding terminations

Definitions

  • the invention relates to a stator for an electric motor designed to allow better removal of the heat generated during its operation.
  • the invention also relates to an electric motor comprising such a stator.
  • current electric motors include a rotor integral with a shaft and a stator which surrounds the rotor.
  • the stator is mounted in a housing which has bearings for the rotational mounting of the shaft.
  • the rotor comprises a body formed by a stack of sheets or pole wheels (claw pole) held in the form of a package by means of a suitable fixing system.
  • the rotor body has internal cavities housing permanent magnets.
  • the stator comprises a body formed by a stack of sheets forming a crown, the inner face of which is provided with teeth delimiting in pairs a plurality of notches open towards the inside of the stator body and intended to receive phase windings.
  • phase windings pass through the notches of the stator body and form buns projecting on either side of the stator body.
  • the phase windings can for example consist of a plurality of U-shaped conductor segments, the free ends of two adjacent segments being connected together by welding.
  • the invention therefore aims to provide a stator for an electric motor arranged to allow better removal of the heat generated during its operation and not having the drawbacks of the existing solutions described above.
  • the invention relates to a stator for an electric motor comprising:
  • stator body forming a crown, the inner face of which is provided with teeth delimiting in pairs a plurality of notches open towards the inside of the stator body;
  • each conductor segment comprising a pair of straight parts, respectively a first straight part and a second straight part, inserted inside the notches of the stator body, said straight parts extending parallel to an axial direction defined by the stator body and being connected at one of their ends by a connecting part, said connecting part having a twisted profile, so so that the first straight portion of each of the conductor segments is at least partially inserted into one of the notches of the stator body by being adjacent to the internal diameter of the stator body and the second straight portion of each of the conductor segments is at less partially inserted into another of the notches of the stator body by being adjacent to the outer diameter of the stator body;
  • stator further comprising a housing for circulating a cooling fluid, said housing comprising a first fluid circulation channel, said inlet channel, and a second fluid circulation channel, said outlet channel, said channels inlet and outlet being fluidly connected by a plurality of connecting channels, each connecting channel being formed by a central cavity passing through each conductor segment over its entire length, said central cavity extending from one end of the conductor. inlet to an outlet end, the inlet end opening into said inlet channel and the outlet end opening into said outlet channel.
  • the invention makes it possible to cool the stator more effectively because of the direct contact of the cooling fluid with the heat-generating elements. Moreover, due to the circulation of the cooling fluid inside the conductor segments and their homogeneous distribution inside the stator body, better evacuation of the heat generated by the stator can be obtained.
  • the stator arrangement proposed by the invention is relatively simple and compact, which presents an advantage in terms of production cost and ease of implementation.
  • the cooling fluid circulation box has an annular shape, the inlet channel, respectively outlet, also having an annular shape and being defined at least partially by an internal cavity of said circulation box.
  • the inlet channel is adjacent to an internal peripheral edge of the cooling fluid circulation casing and the outlet channel is adjacent to an outer peripheral edge of said circulation casing.
  • the inlet channel is adjacent to an outer peripheral edge of the cooling fluid circulation casing and the outlet channel is adjacent to an inner peripheral edge of said circulation casing.
  • the electrical connection means are formed of a plurality of electrical connectors in the form of 8, each electrical connector being made of an electrically conductive material and comprising a first section surrounding a first free end of one of the conductor segments and a second section surrounding a second free end of another conductor segment, the first and second free ends being disposed adjacent in a radial direction defined by the stator body.
  • the electrically conductive material is copper or aluminum.
  • the electrical connection means are housed inside the cooling fluid circulation box.
  • Cooling fluid circulation casing are arranged inside the cooling fluid circulation casing so as to prevent any passage of fluid between the inlet and outlet channels and the outside of said circulation casing.
  • the sealing means are formed of a plurality of annular-shaped seals, each seal being disposed between an internal wall of the cooling fluid circulation housing and a free end of one of the segments of driver.
  • each of the straight parts of each of the conductor segments is extended by an end part having a first portion contiguous to the straight part and disposed obliquely with respect to the axial direction defined by the stator body, and a second portion contiguous to the first portion and disposed parallel to said axial direction.
  • Each conductor segment has a cross section of rectangular, circular or oval shape.
  • the cooling fluid circulation box is provided, on at least one of its outer walls, with a fluid inlet pipe in fluid communication with the inlet channel and a fluid outlet pipe in fluid communication with the outlet channel.
  • the invention also relates to an electric motor comprising such a stator.
  • FIG. 1 is a perspective view of a stator according to the invention
  • FIG. 2 is a perspective view of the stator of FIG. 1, in which the coolant circulation housing has been removed;
  • FIG. 3 is an enlarged view of the detail DI of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a partial view of the body of the stator of FIG. 1, in which has been arranged a conductor segment;
  • FIG. 5 is a perspective view of the conductor segment illustrated in FIG. 4;
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the conductor segment shown in FIG. 5;
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the stator of the invention according to the section plane P of FIG. 1;
  • FIG. 8 is a perspective view of the upper rear part of the stator of FIG. 1, with a cut away at the level of the cooling fluid circulation box;
  • FIG. 9 is an enlarged view of detail D2 of FIG. 8;
  • FIG. 10 is a view similar to FIG. 9, in which the seals are not shown;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the stator coolant circulation housing of FIG. 1;
  • FIG. 12 is an enlarged view of the upper front part of the stator of FIG. 1, with a cutout at the level of the cooling fluid circulation box, the stator being placed inside a bearing of the electric motor.
  • a stator 10 according to the invention.
  • This stator 10 comprises a body 12 in the form of a crown formed by a stack of sheets held in the form of a bundle by means of a suitable fixing system.
  • the inner face of the stator body 12 is provided with teeth 11 extending parallel to an axial direction D and regularly spaced around the circumference of the body 12.
  • the teeth 11 define in pairs a plurality of notches 13 intended to accommodate the body 12. at least partially a plurality of U-shaped conductor segments 14. Thus, two successive notches 13 are separated by a tooth 11 as shown in FIG. 3.
  • the notches 13 open axially on the axial end faces of the stator body 12 and radially on the inner face of the body 12.
  • each of the conductor segments 14 are housed inside a housing 16. of annular shape, said housing 16 being arranged to allow the circulation of a cooling fluid as explained in detail in the following paragraphs.
  • the upper face 165 of the housing 16 is provided with a first pipe 166 and a second pipe 168 extending axially from said upper face 165 and intended to respectively receive an inlet flow of fluid and a flow. fluid outlet.
  • the first tubing 166 is adjacent to the internal diameter of the housing 16 and the second tubing 168 is adjacent to the external diameter of the housing 16.
  • the conductor segments 14 With reference to FIG. 4, there is shown one of the conductor segments 14 in its mounted position in the stator body 12.
  • the other conductor segments 14 are not shown in this figure for the sake of clarity but, as shown in FIG. 2, they have substantially the same structure and shape as the segment shown in FIG. 4 and are arranged relative to the latter so as to be offset along the circumference of the stator body by one or more notches 13.
  • the conductor segments 14 may advantageously have a rectangular cross section of so as to optimize their distribution inside the body 12 of the stator.
  • each conductor segment 14 comprises a pair of straight parts extending parallel to the axial direction D, respectively a first straight part 141 and a second straight part 143, and a connecting part 142 having a twisted profile ( twisted) connecting the first straight portion 141 to the second straight portion 143.
  • Each of the straight portions 141, 143 is extended by an end portion having a first portion 144, 146 contiguous to the straight portion 141, 143 and disposed obliquely with respect to to the axial direction D, and a second portion 145, 147 contiguous to the first portion 144, 146 and disposed parallel to said axial direction D.
  • Each segment of conductor 14 contains a copper core covered with a layer of enamel over the entire its length put except on an end portion 149 where the copper is bare, as shown in FIG. 3.
  • Each conductor segment 14 is furthermore provided with a central cavity 148 extending from an inlet end 14a to an outlet end 14b, as shown in FIG. 6.
  • This central cavity 148 is configured to allow circulation of fluid from the inlet end 14a to the outlet end 14b.
  • each conductor segment 14 is inserted inside the notches 13 of the stator body 12, so that the first straight portion 141 is housed in one of the notches 13 being adjacent to the internal diameter of the stator body 12 and the second straight part 143 is housed in another notch 13 being adjacent to the outer diameter of the stator body 12.
  • This arrangement offset in the radial direction and in the circumferential direction of the second straight part 143 relative to the first part straight line 141 results from the specific shape of the connecting part 142.
  • each notch 13 serves as a housing for the first straight part 141 of a first conductor segment 14 and the second straight portion 143 of a second conductor segment 14.
  • the conductor segments 14, the straight portions 141, 143 of which are disposed adjacent in each of the notches 13 are electrically connected in be them by means of an electrical connector 15 in the form of an 8, as shown in FIG. 10.
  • Each electrical connector 15 comprises in particular a first tubular section 151 surrounding a first free end 149 of one of the conductor segments 14 and a second tubular section 153 surrounding a second free end 149 of another conductor segment 14, the first and second free ends 149 being disposed adjacent in a radial direction defined by stator body 12.
  • Each tubular section 151, 153 is crossed by a central opening 152, 154 configured to match the external shape of one of said free ends 149.
  • This electrical connector 15 could for example be made of copper or of another conductive material so as to allow conduction of electricity between said ends 149.
  • the electrical connectors 15 may advantageously be housed inside the housing 16.
  • the housing 16 comprises an internal cavity 16a, as shown in FIG. 11, leading to a lower face 160 of the housing 16.
  • the cavity 16a is configured to define a series of first housings 161a disposed adjacently along the circumference of the housing 16 and intended to house the electrical connectors 15.
  • the cavity 16a also defines a series of second and third housings 161bl, 161b2 disposed axially adjacent to the first housings 161a, the housings 161bl and 161b2 being radially adjacent to each other.
  • Each housing 161bl, 161b2 is intended to house a seal 17 of annular shape, each seal 17 being disposed between an internal side wall 161 of the housing 16 and a free end 149 of one of the conductor segments 14, as shown in Figs 9 and 12.
  • the cavity 16a is delimited by a first bottom wall 161cl of annular shape and by a second bottom wall 161c2 of annular shape, said bottom wall 161cl, 161c2 being separated by a partition wall 161c3 of substantially annular shape, the first bottom wall 161cl adjoining the inner side wall 161 which is adjacent to the inner diameter of the housing 16 and the second bottom wall 161c2 adjacent to the inner side wall 161 which is adjacent to the diameter outer casing 16.
  • the first bottom wall 161cl respectively the second bottom wall 161c2, the inner side wall 161 and the partition wall 161c3 thus define a first re annular portion 162, respectively a second annular portion 164, of the cavity 16a.
  • the first annular portion 162, respectively the second annular portion 164 communicates with the second housing 161bl, respectively with the third housing 161b2, via radial slots 167 regularly spaced along the circumference of the housing 16, each radial slot 167 being separated from an adjacent radial slot 167 by a partition wall 163.
  • each radial slot 167 is configured to house the upper part 149 'of a free end 149 of one of the conductor segments 14 which protrudes above the seal 17.
  • the internal cavity 16a makes it possible to create two fluid circulation channels, namely a first circulation channel, called the inlet channel, defined by the first annular portion 162 and a second circulation channel, called the outlet channel, defined by the second annular portion 164.
  • the inlet and outlet channels 162, 164 are fluidly connected by a plurality of connecting channels, each connecting channel being defined by the central cavity 148 passing through each of the conductor segments 14 and which opens into the inlet channel 162 at the inlet end 14a and in the outlet channel 164 at the outlet end 14b.
  • the housing 16 will thus be able to receive a flow of fluid via the inlet pipe 166.
  • the cooling fluid circulating inside the stator 10 may be a dielectric fluid, of the oil or glycol type for example, exhibiting non-oxidizing characteristics with respect to the conductive material. used to form the conductor segments 14.
  • the upper wall 165 of the housing 16 may advantageously include several protruding shapes 169 regularly spaced along the circumference of the casing 16, said protruding shapes 169 being intended to abut against a bearing 21 of the electric motor when the stator 10 is installed in the motor.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

L'invention concerne un stator (10) pour un moteur électrique comprenant : • - un corps (12) de stator (10) formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue de dents délimitant deux à deux une pluralité d'encoches ouvertes vers l'intérieur du corps (12) de stator (10); • - une pluralité de segments de conducteur (14) en forme de U, partiellement insérés dans les encoches du corps (12) de stator (10); • - des moyens de connexion électrique permettant de relier électriquement les segments de conducteur (14) entre eux; caractérisé en ce que le stator (10) comprend en outre un boîtier (16) de circulation d'un fluide de refroidissement, ledit boîtier (16) comprenant un premier canal (162) de circulation de fluide, dit canal d'entrée, et un deuxième canal (164) de circulation de fluide, dit canal de sortie, les dits canaux d'entrée et de sortie (162,164) étant reliés de manière fluidique par une pluralité de canaux de liaison, chaque canal de liaison étant formé par une cavité centrale traversant chaque segment de conducteur (14) sur toute sa longueur, ladite cavité centrale s'étendant depuis une extrémité d'entrée jusqu'à une extrémité de sortie, l'extrémité d'entrée débouchant dans ledit canal d'entrée (162) et l'extrémité de sortie débouchant dans ledit canal de sortie (164).

Description

STATOR POUR MOTEUR ELECTRIQUE
L'invention concerne un stator pour moteur électrique agencé pour permettre une meilleure évacuation de la chaleur générée lors de son fonctionnement. L'invention concerne également un moteur électrique comprenant un tel stator.
De manière générale, les moteurs électriques actuels comportent un rotor solidaire d'un arbre et un stator qui entoure le rotor. Le stator est monté dans un carter qui comporte des roulements pour le montage en rotation de l'arbre. Le rotor comporte un corps formé par un empilage de tôles ou roues polaires (claw pôle) maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté. Le corps du rotor comporte des cavités internes logeant des aimants permanents. Le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue de dents délimitant deux à deux une pluralité d'encoches ouvertes vers l'intérieur du corps de stator et destinées à recevoir des enroulements de phase. Ces enroulements de phase traversent les encoches du corps de stator et forment des chignons faisant saillie de part et d'autre du corps de stator. Les enroulements de phase peuvent par exemple être constitués d'une pluralité de segments de conducteur en forme de U, les extrémités libres de deux segments adjacents étant reliées entre elles par soudage.
Lors du fonctionnement du moteur, le courant circulant à travers les enroulements de phase du stator génère une chaleur importante qui doit être évacuée. Pour refroidir le stator, il existe actuellement plusieurs solutions. L'une de ces solutions consiste à faire circuler de l'huile à travers l'arbre du rotor et à faire circuler ensuite cette huile le long du corps de stator de telle sorte qu'elle soit en contact avec les chignons des enroulements de phase. Une telle solution nécessite toutefois de prévoir de nombreuses modifications au niveau de la structure du moteur, ce qui la rend difficile à mettre en œuvre, et, donc, relativement coûteuse. Une autre solution existante consiste à prévoir un circuit de refroidissement à l'intérieur du palier avec lequel est fretté le stator, un liquide de refroidissement circulant à l'intérieur du circuit de refroidissement permettant d'évacuer la chaleur générée par le stator via le palier. Cette solution présente toutefois l'inconvénient d'être peu efficace du fait que le liquide de refroidissement n'est pas directement en contact avec les enroulements de phase du stator.
L'invention vise donc à proposer un stator pour moteur électrique agencé pour permettre une meilleure évacuation de la chaleur générée lors de son fonctionnement et ne présentant pas les inconvénients des solutions existantes décrites précédemment.
A cet effet, l'invention concerne un stator pour un moteur électrique comprenant :
- un corps de stator formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue de dents délimitant deux à deux une pluralité d'encoches ouvertes vers l'intérieur du corps de stator ;
- une pluralité de segments de conducteur en forme de U, plus communément appelés U-pin ou Hair pin, chaque segment de conducteur comprenant une paire de parties droites, respectivement une première partie droite et une deuxième partie droite, insérées à l'intérieur des encoches du corps de stator, lesdites parties droites s'étendant parallèlement à une direction axiale définie par le corps de stator et étant reliées à l'une de leurs extrémités par une partie de liaison, ladite partie de liaison présentant un profil tordu, de telle sorte que la première partie droite de chacun des segments de conducteur est au moins partiellement insérée dans l'une des encoches du corps de stator en étant adjacente au diamètre interne du corps de stator et la deuxième partie droite de chacun des segments de conducteur est au moins partiellement insérée dans une autre des encoches du corps de stator en étant adjacente au diamètre externe du corps de stator ;
- des moyens de connexion électrique permettant de relier électriquement les segments de conducteur entre eux ; le stator comprenant en outre un boîtier de circulation d'un fluide de refroidissement, ledit boîtier comprenant un premier canal de circulation de fluide, dit canal d'entrée, et un deuxième canal de circulation de fluide, dit canal de sortie, les dits canaux d'entrée et de sortie étant reliés de manière fluidique par une pluralité de canaux de liaison, chaque canal de liaison étant formé par une cavité centrale traversant chaque segment de conducteur sur toute sa longueur, ladite cavité centrale s'étendant depuis une extrémité d'entrée jusqu'à une extrémité de sortie, l'extrémité d'entrée débouchant dans ledit canal d'entrée et l'extrémité de sortie débouchant dans ledit canal de sortie.
Ainsi configuré, l'invention permet de refroidir de manière plus efficace le stator du fait du contact direct du fluide de refroidissement avec les éléments générateurs de chaleur. Parailleurs, du fait de la circulation du fluide de refroidissement à l'intérieur des segments de conducteur et de leur répartition homogène à l'intérieur du corps de stator, une meilleure évacuation de la chaleur générée par le stator peut être obtenue. En outre, l'agencement de stator proposé par l'invention est relativement simple et compact, ce qui présente un avantage en terme de coût de réalisation et de facilité de mise en œuvre.
Le stator de l'invention pourra également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- le boîtier de circulation du fluide de refroidissement possède une forme annulaire, le canal d'entrée, respectivement de sortie, possédant également une forme annulaire et étant défini au moins partiellement par une cavité interne dudit boîtier de circulation.
- le canal d'entrée est adjacent à un bord périphérique interne du boîtier de circulation du fluide de refroidissement et le canal de sortie est adjacent à un bord périphérique externe dudit boîtier de circulation.
- le canal d'entrée est adjacent à un bord périphérique externe du boîtier de circulation du fluide de refroidissement et le canal de sortie est adjacent à un bord périphérique interne dudit boîtier de circulation.
- les moyens de connexion électrique sont formés d'une pluralité de connecteurs électriques en forme de 8, chaque connecteur électrique étant constitué d'un matériau conducteur d'électricité et comprenant une première section entourant une première extrémité libre d'un des segments de conducteur et une deuxième section entourant une deuxième extrémité libre d'un autre segment de conducteur, les première et deuxième extrémités libres étant disposées de manière adjacente dans une direction radiale définie par le corps de stator.
- le matériau conducteur d'électricité est du cuivre ou de l'aluminium.
- les moyens de connexion électrique sont logés à l'intérieur du boîtier de circulation du fluide de refroidissement.
- des moyens d'étanchéité sont disposés à l'intérieur du boîtier de circulation du fluide de refroidissement de manière à évitertout passage de fluide entre les canaux d'entrée et de sortie et l'extérieur dudit boîtier de circulation.
- les moyens d'étanchéité sont formés d'une pluralité de joints d'étanchéité de forme annulaire, chaque joint d'étanchéité étant disposé entre une paroi interne du boîtier de circulation du fluide de refroidissement et une extrémité libre d'un des segments de conducteur.
- chacune des parties droites de chacun des segments de conducteur est prolongée par une partie d'extrémité présentant une première portion contiguë à la partie droite et disposée obliquement par rapport à la direction axiale définie par le corps de stator, et une deuxième portion contiguë à la première portion et disposée parallèlement à ladite direction axiale. - chaque segment de conducteur possède une section transversale de forme rectangulaire, circulaire ou ovale.
- le boîtier de circulation du fluide de refroidissement est muni, sur au moins l'une de ses parois externes, d'une tubulure d'entrée de fluide en communication fluidique avec le canal d'entrée et d'une tubulure de sortie de fluide en communication fluidique avec le canal de sortie.
L'invention concerne également un moteur électrique comprenant un tel stator.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront clairement de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
[Fig. 1] est une vue en perspective d'un stator selon l'invention ;
[Fig. 2] est une vue en perspective du stator de la fig. 1, dans lequel le boîtier de circulation du fluide de refroidissement a été retiré ;
[Fig. 3] est une vue agrandie du détail DI de la fig. 2 ;
[Fig. 4] est une vue partielle du corps du stator de la fig. 1, dans lequel a été disposé un segment de conducteur ;
[Fig. 5] est une vue en perspective du segment de conducteur illustré sur la fig. 4 ;
[Fig. 6] est une vue en coupe transversale partielle du segment de conducteur représenté sur la fig. 5 ;
[Fig. 7] est une vue en coupe transversale du stator de l'invention selon le plan de coupe P de la fig. 1 ;
[Fig. 8] est une vue en perspective de la partie arrière supérieure du stator de la fig. 1, avec un écorché au niveau du boîtier de circulation du fluide de refroidissement ;
[Fig. 9] est une vue agrandie du détail D2 de la fig. 8 ;
[Fig. 10] est une vue similaire à la fig. 9, dans laquelle les joints d'étanchéité ne sont pas représentés ;
[Fig. 11] est une vue en coupe transversale du boîtier de circulation du fluide de refroidissement du stator de la fig. 1 ;
[Fig. 12] est une vue agrandie de la partie avant supérieure du stator de la fig. 1, avec un écorché au niveau du boîtier de circulation du fluide de refroidissement, le stator étant disposé à l'intérieur d'un palier du moteur électrique.
En référence aux figs 1 et 2, il est représenté un stator 10 selon l'invention. Ce stator 10 comprend un corps 12 en forme de couronne constitué par un empilement de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté. La face intérieure du corps 12 de stator est munie de dents 11 s'étendant parallèlement à une direction axiale D et régulièrement espacées autour de la circonférence du corps 12. Les dents 11 délimitent deux à deux une pluralité d'encoches 13 destinées à loger au moins partiellement une pluralité de segments de conducteur 14 en forme de U. Ainsi, deux encoches 13 successives sont séparées par une dent 11 comme représenté sur la fig. 3. Les encoches 13 débouchent axialement sur les faces d'extrémité axiale du corps 12 de stator et radialement sur la face intérieure du corps 12. Les extrémités libres de chacun des segments de conducteur 14 sont logées à l'intérieur d'un boîtier 16 de forme annulaire, ledit boîtier 16 étant agencé pour permettre la circulation d'un fluide de refroidissement comme expliqué en détail dans les paragraphes suivants. A cet effet, la face supérieure 165 du boîtier 16 est munie d'une première tubulure 166 et d'une deuxième tubulure 168 s'étendant axialement depuis ladite face supérieure 165 et destinée à recevoir respectivement un flux d'entrée de fluide et un flux de sortie de fluide. La première tubulure 166 est adjacente au diamètre interne du boîtier 16 et la deuxième tubulure 168 est adjacente au diamètre externe du boîtier 16.
En référence à la fig. 4, il est représenté un des segments de conducteur 14 dans sa position montée dans le corps 12 de stator. Les autres segments de conducteur 14 ne sont pas représentés sur cette figure par souci de clarté mais, comme représenté sur la fig. 2, ils possèdent sensiblement la même structure et forme que le segment représenté sur la fig. 4 et sont disposés par rapport à ce dernier de telle sorte à être décalé le long de la circonférence du corps de stator d'une ou plusieurs encoches 13. En particulier, les segments de conducteur 14 pourront avantageusement présenter une section transversale de forme rectangulaire de manière à optimiser leur répartition à l'intérieur du corps 12 de stator.
Les différentes parties constitutives de chaque segment de conducteur 14 sont illustrées en détail sur la fig. 5. En particulier, chaque segment de conducteur 14 comprend une paire de parties droites s'étendant parallèlement à la direction axiale D, respectivement une première partie droite 141 et une deuxième partie droite 143, et une partie de liaison 142 présentant un profil tordu (twisté) reliant la première partie droite 141 à la deuxième partie droite 143. Chacune des parties droites 141, 143 est prolongée par une partie d'extrémité présentant une première portion 144, 146 contiguë à la partie droite 141, 143 et disposée obliquement par rapport à la direction axiale D, et une deuxième portion 145, 147 contiguë à la première portion 144, 146 et disposée parallèlement à ladite direction axiale D. Chaque segment de conducteur 14 contient une âme en cuivre recouvert d'une couche d'émail sur toute sa longueur mise à part sur une portion d'extrémité 149 où le cuivre est à nu, comme représenté sur la fig. 3.
Chaque segment de conducteur 14 est par ailleurs muni d'une cavité centrale 148 s'étendant depuis une extrémité d'entrée 14a jusqu'à une extrémité de sortie 14b, comme représenté sur la fig. 6. Cette cavité centrale 148 est configurée pour permettre une circulation de fluide depuis l'extrémité d'entrée 14a jusqu'à l'extrémité de sortie 14b.
Comme illustré sur la fig. 4, chaque segment de conducteur 14 est inséré à l'intérieur des encoches 13 du corps de stator 12, de telle sorte que la première partie droite 141 est logée dans l'une des encoches 13 en étant adjacente au diamètre interne du corps de stator 12 et la deuxième partie droite 143 est logée dans une autre encoche 13 en étant adjacente au diamètre externe du corps de stator 12. Cette disposition décalée dans le sens radial et dans le sens circonférentiel de la deuxième partie droite 143 par rapport à la première partie droite 141 résulte de la forme spécifique de la partie de liaison 142. Ainsi, dans la configuration totalement montée du corps de stator 12, chaque encoche 13 sert de logement à la première partie droite 141 d'un premier segment de conducteur 14 et à la deuxième partie droite 143 d'un deuxième segment de conducteur 14. Les segments de conducteur 14 dont les parties droites 141, 143 sont disposées de manière adjacente dans chacune des encoches 13 sont reliés électriquement entre eux au moyen d'un connecteur électrique 15 en forme de 8, comme représenté sur la fig. 10. Chaque connecteur électrique 15 comprend notamment une première section tubulaire 151 entourant une première extrémité libre 149 d'un des segments de conducteur 14 et une deuxième section tubulaire 153 entourant une deuxième extrémité libre 149 d'un autre segment de conducteur 14, les première et deuxième extrémités libres 149 étant disposées de manière adjacente dans une direction radiale définie par le corps 12 de stator. Chaque section tubulaire 151, 153 est traversée par une ouverture centrale 152, 154 configurée pour épouser la forme externe d'une desdites extrémités libres 149. Ce connecteur électrique 15 pourra par exemple être constitué de cuivre ou d'un autre matériau conducteur de manière à permettre une conduction d'électricité entre lesdites extrémités 149. En disposant un connecteur électrique 15 autour de chacune des extrémités 149 de tous les segments de conducteur 14, il est ainsi possible d'établir un circuit électrique au travers de l'ensemble du bobinage formé par la pluralité des segments de conducteurs 14.
Comme illustré sur les figs 7 et 8, les connecteurs électriques 15 pourront avantageusement être logés à l'intérieur du boîtier 16. A cet effet, le boîtier 16 comprend une cavité interne 16a, telle que représenté sur la fig. 11, débouchant sur une face inférieure 160 du boîtier 16. La cavité 16a est configurée pour définir une série de premiers logements 161a disposés de manière adjacente le long de la circonférence du boîtier 16 et destinés à loger les connecteurs électriques 15. La cavité 16a définit également une série de deuxième et troisième logements 161bl, 161b2 disposés de manière axialement adjacente aux premiers logements 161a, les logements 161bl et 161b2 étant radialement adjacents l'un à l'autre. Chaque logement 161bl, 161b2 est destiné à loger un joint d'étanchéité 17 de forme annulaire, chaque joint d'étanchéité 17 étant disposé entre une paroi latérale interne 161 du boîtier 16 et une extrémité libre 149 d'un des segments de conducteur 14, comme représenté sur les figs 9 et 12. Dans sa partie supérieure, la cavité 16a est délimitée par une première paroi de fond 161cl de forme annulaire et par une deuxième paroi de fond 161c2 de forme annulaire, lesdites paroi de fond 161cl, 161c2 étant séparées par une paroi de séparation 161c3 de forme sensiblement annulaire, la première paroi de fond 161cl jouxtant la paroi latérale interne 161 qui est adjacente au diamètre interne du boîtier 16 et la deuxième paroi de fond 161c2 jouxtant la paroi latérale interne 161 qui est adjacente au diamètre externe du boîtier 16. La première paroi de fond 161cl, respectivement la deuxième paroi de fond 161c2, la paroi latérale interne 161 et la paroi de séparation 161c3 définissent ainsi une première portion annulaire 162, respectivement une deuxième portion annulaire 164, de la cavité 16a. La première portion annulaire 162, respectivement la deuxième portion annulaire 164, communique avec le deuxième logement 161bl, respectivement avec le troisième logement 161b2, via des fentes radiales 167 espacées de manière régulière le long de la circonférence du boîtier 16, chaque fente radiale 167 étant séparée d'une fente radiale 167 adjacente par une paroi de séparation 163. Tel que représenté sur la fig. 12, chaque fente radiale 167 est configurée pour loger la partie supérieure 149' d'une extrémité libre 149 d'un des segments de conducteur 14 qui dépasse au-dessus du joint d'étanchéité 17. Ainsi configurée, la cavité interne 16a permet de créer deux canaux de circulation de fluide, à savoir un premier canal de circulation, dit canal d'entrée, défini par la première portion annulaire 162 et un deuxième canal de circulation, dit canal de sortie, défini par la deuxième portion annulaire 164. Les canaux d'entrée et de sortie 162, 164 sont reliés de manière fluidique par une pluralité de canaux de liaison, chaque canal de liaison étant définie par la cavité centrale 148 traversant chacun des segments de conducteur 14 et qui débouche dans le canal d'entrée 162 au niveau de l'extrémité d'entrée 14a et dans le canal de sortie 164 au niveau de l'extrémité de sortie 14b.
Comme représenté sur la fig. 8, le boîtier 16 pourra ainsi recevoir un flux de fluide par l'intermédiaire de la tubulure d'entrée 166. La tubulure d'entrée 166 débouchant dans le canal d'entrée 162, le fluide circulera d'abord le long du canal d'entrée 162, puis au travers des canaux de liaison 148, et ensuite le long du canal de sortie 164. Durant son trajet au travers du boîtier 16 et des segments de conducteur 14, le fluide va donc progressivement recevoir la chaleur dégagée par les segments de conducteur 14. Une fois chaud, il pourra ensuite être évacué du boîtier 16 via la tubulure de sortue 168 qui débouche dans le canal de sortie 164.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le fluide de refroidissement circulant à l'intérieur du stator 10 pourra être un fluide diélectrique, du type huile ou glycol par exemple, présentant des caractéristiques non oxydantes vis-à- vis du matériau conducteur utilisé pour former les segments de conducteur 14.
Comme représenté sur les figs 1, 11 et 12, la paroi supérieure 165 du boîtier 16 pourra avantageusement comporter plusieurs formes en saillie 169 régulièrement espacées le long de la circonférence du boîtier 16, lesdites formes en saillie 169 étant destinées à buter contre un palier 21 du moteur électrique lorsque le stator 10 est installé dans le moteur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Stator (10) pour un moteur électrique comprenant :
- un corps (12) de stator formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue de dents (11) délimitant deux à deux une pluralité d'encoches (13) ouvertes vers l'intérieur du corps (12) de stator ;
- une pluralité de segments de conducteur (14) en forme de U, chaque segment de conducteur (14) comprenant une paire de parties droites (141, 143), respectivement une première partie droite (141) et une deuxième partie droite (143), insérées à l'intérieur des encoches (13) du corps (12) de stator, lesdites parties droites (141, 143) s'étendant parallèlement à une direction axiale (D) définie par le corps (12) de stator et étant reliées à l'une de leurs extrémités par une partie de liaison (142), ladite partie de liaison (142) présentant un profil tordu, de telle sorte que la première partie droite (141) de chacun des segments de conducteur (14) est au moins partiellement insérée dans l'une des encoches (13) du corps (12) de stator en étant adjacente au diamètre interne du corps (12) de stator et la deuxième partie droite (143) de chacun des segments de conducteur (14) est au moins partiellement insérée dans une autre des encoches (13) du corps (12) de stator en étant adjacente au diamètre externe du corps (12) de stator ;
- des moyens de connexion électrique (15) permettant de relier électriquement les segments de conducteur (14) entre eux ; caractérisé en ce que le stator (10) comprend en outre un boîtier (16) de circulation d'un fluide de refroidissement, ledit boîtier (16) comprenant un premier canal (162) de circulation de fluide, dit canal d'entrée, et un deuxième canal (164) de circulation de fluide, dit canal de sortie, les dits canaux d'entrée et de sortie (162, 164) étant reliés de manière fluidique par une pluralité de canaux de liaison (148), chaque canal de liaison étant formé par une cavité centrale (148) traversant chaque segment de conducteur (14) sur toute sa longueur, ladite cavité centrale (148) s'étendant depuis une extrémité d'entrée (14a) jusqu'à une extrémité de sortie (14b), l'extrémité d'entrée (14a) débouchant dans ledit canal d'entrée (162) et l'extrémité de sortie (14b) débouchant dans ledit canal de sortie (164).
2. Stator (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (16) de circulation du fluide de refroidissement possède une forme annulaire, le canal d'entrée (162), respectivement de sortie (164), possédant également une forme annulaire et étant défini au moins partiellement par une cavité interne (16a) dudit boîtier (16) de circulation.
3. Stator (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le canal d'entrée (162) est adjacent à un bord périphérique interne du boîtier (16) de circulation du fluide de refroidissement et le canal de sortie (164) est adjacent à un bord périphérique externe dudit boîtier (16) de circulation.
4. Stator (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le canal d'entrée (162) est adjacent à un bord périphérique externe du boîtier (16) de circulation du fluide de refroidissement et le canal de sortie (164) est adjacent à un bord périphérique interne dudit boîtier (16) de circulation.
5. Stator (10) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de connexion électrique sont formés d'une pluralité de connecteurs électriques (15) en forme de 8, chaque connecteur électrique (15) étant constitué d'un matériau conducteur d'électricité et comprenant une première section (151) entourant une première extrémité libre (149) d'un des segments de conducteur (14) et une deuxième section (153) entourant une deuxième extrémité libre (149) d'un autre segment de conducteur (14), les première et deuxième extrémités libres (149) étant disposées de manière adjacente dans une direction radiale définie par le corps (12) de stator.
6. Stator (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le matériau conducteur d'électricité est du cuivre ou de l'aluminium.
7. Stator (10) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de connexion électrique (15) sont logés à l'intérieur du boîtier (16) de circulation du fluide de refroidissement.
8. Stator (10) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que des moyens d'étanchéité (17) sont disposés à l'intérieur du boîtier (16) de circulation du fluide de refroidissement de manière à évitertout passage de fluide entre les canaux d'entrée et de sortie (162, 164) et l'extérieur dudit boîtier (16) de circulation.
9. Stator (10) selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité sont formés d'une pluralité de joints d'étanchéité (17) de forme annulaire, chaque joint d'étanchéité (17) étant disposé entre une paroi interne (161) du boîtier (16) de circulation du fluide de refroidissement et une extrémité libre (149) d'un des segments de conducteur (14).
10. Stator (10) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que chacune des parties droites (141, 143) de chacun des segments de conducteur (14) est prolongée par une partie d'extrémité présentant une première portion (144, 146) contiguë à la partie droite (141, 143) et disposée obliquement par rapport à la direction axiale (D) définie par le corps (12) de stator, et une deuxième portion (145, 147) contiguë à la première portion (144, 146) et disposée parallèlement à ladite direction axiale (D).
11. Stator (10) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que chaque segment de conducteur (14) possède une section transversale de forme rectangulaire, circulaire ou ovale.
12. Stator (10) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le boîtier (16) de circulation du fluide de refroidissement est muni, sur au moins l'une de ses parois externes (165), d'une tubulure d'entrée (166) de fluide en communication fluidique avec le canal d'entrée (162) et d'une tubulure de sortie (168) de fluide en communication fluidique avec le canal de sortie (164).
13. Moteur électrique comprenant un stator (10) selon l'une des revendications précédentes.
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