WO2024023264A9 - Stator pour une machine électrique tournante - Google Patents

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WO2024023264A9
WO2024023264A9 PCT/EP2023/070921 EP2023070921W WO2024023264A9 WO 2024023264 A9 WO2024023264 A9 WO 2024023264A9 EP 2023070921 W EP2023070921 W EP 2023070921W WO 2024023264 A9 WO2024023264 A9 WO 2024023264A9
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WO
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stator
varnish
notches
distributed
volume
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PCT/EP2023/070921
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English (en)
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WO2024023264A1 (fr
Inventor
Stéphane Desenclos
Jean Christophe POUWELS
Xavier Ducrocq
Benoit GOLLIOT
Alain Defebvin
Eric DELCROIX
José-Antonio LOPEZ
Joffrey LIMOSINO
Stéphane CALON
Jérome Fournier
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Valeo Equipements Electriques Moteur
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/12—Impregnating, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H02K3/487—Slot-closing devices

Definitions

  • the invention relates in particular to a stator for a rotating electric machine.
  • the invention finds a particularly advantageous application in the field of rotating electrical machines such as alternators, alternator-starters or even reversible machines or electric motors.
  • a reversible machine is a rotating electric machine capable of working in a reversible manner, on the one hand, as an electric generator in alternator function and, on the other hand, as an electric motor for example to start the thermal engine of the vehicle such than a motor vehicle.
  • a rotating electric machine comprises a movable rotor rotating around an axis and a fixed stator.
  • alternator mode when the rotor is rotating, it induces a magnetic field in the stator which transforms it into electric current in order to power the vehicle's electrical consumers and recharge the battery.
  • motor mode the stator is electrically powered and induces a magnetic field causing the rotor to rotate, for example to start the heat engine.
  • the rotor comprises a body formed by a stack of sheets of metal sheets held in the form of a package by means of a suitable fixing system, such as rivets passing axially through the rotor from side to side.
  • the rotor comprises poles formed for example by permanent magnets housed in cavities formed in the magnetic mass of the rotor.
  • the poles are formed by coils wound around the arms of the rotor.
  • the stator 15 comprises a body consisting of a stack of thin sheets as well as a phase winding comprising conductors received in notches of the stator open towards the inside.
  • the phases are generally three or six in number.
  • the types of windings most commonly used are, on the one hand, the so-called “concentric” windings made up of coils closed on themselves which are wound around the teeth of the stator, and on the other hand, the so-called “corrugated” type windings.
  • winding conductors housed in the notches only partially fill the notches, and are likely to move, rub and possibly become stripped.
  • the present invention aims to avoid the disadvantages of the prior art by proposing to cover the conductors with a varnish distributed in the notches and at the level of the buns in defined proportions to allow good protection of the conductors without weigh down the machine.
  • the present invention therefore relates to a stator of a rotating electrical machine, of axis the yoke towards the inside of said stator and delimiting two by two notches opening onto an internal periphery of the stator, the stator comprising a winding comprising phase windings each comprising segment structures inserted in the notches and loop structures connecting the segments, forming winding buns extending on either side of the cylinder head, the stator comprising a volume of varnish distributed so that 60 to 95% of the volume of varnish is distributed in the notches and 5 to 40 % of the volume of varnish is distributed in the buns.
  • the varnish thus forms a sheath around the conductor to prevent micro-injuries. Furthermore, a winding thus covered with varnish is more resistant to salt spray. Acoustic performance is also improved and electromagnetic noise reduced.
  • the stator may include a plurality of slot closing wedges, each wedge being arranged inside a notch so as to maintain the winding in the slot, at least one of the wedges being micro-perforated.
  • the present invention also relates to an assembly for a rotating electric machine comprising a rotor integral in rotation with a shaft and such a fixed wound stator, mounted around the rotor.
  • the invention also relates to a method of manufacturing such a stator in which the varnish is injected radially onto the yoke and the winding.
  • At least one varnish injection nozzle used to radially inject the varnish can be arranged axially substantially in the middle of the X-axis yoke.
  • the axis of the cylinder head can be inclined by an angle of between 20° and 50° relative to the axis X and advantageously by an angle of between 40° and 50° and preferably by an angle of 45°.
  • FIG. 1 illustrates the stator body.
  • FIG. 2 illustrates the insertion of the winding fitted with wedges into the notches.
  • FIG. 3 illustrates the wound stator.
  • FIG. 4 is a diagram of the principle of injecting varnish into the notches.
  • FIG. 5 illustrates the inclination of the stator during varnish injection.
  • FIG. 6 illustrates micro-perforated shims. Identical, similar or analogous elements retain the same references from one figure to another. Note also that the different figures are not necessarily on the same scale. Furthermore, the exemplary embodiments which are described below are in no way limiting. In particular, it will be possible to imagine variants of the invention comprising only a selection of characteristics described subsequently isolated from the other characteristics described. In particular, all the variants and all the embodiments described can be combined with each other if nothing opposes this combination on a technical level.
  • radial means a direction extending from the axis X, perpendicular to the axis X.
  • axial means a direction along the X axis.
  • the rotating machine is for example an alternator or an alternator-starter.
  • This machine is preferably intended to be used in a motor vehicle.
  • an alternator-starter is a rotating electric machine capable of working in a reversible manner, on the one hand, as an electric generator in alternator function, and on the other hand as an electric motor, in particular to start the thermal engine of the motor vehicle .
  • the body 16 of the stator 15 has an annular cylindrical shape with axis X and consists of an axial stack of flat sheets.
  • the body 16 of stator 15 is delimited radially by an interior cylindrical face 20 and by an exterior cylindrical face 21.
  • the body 16 is also delimited axially by a radial face of lower axial end 22 and by a radial face of upper axial end 23.
  • the body of the stator 16 comprises teeth 25 distributed angularly in a regular manner on a radially internal periphery of a yoke 26. These teeth 25 delimit notches 10 in pairs.
  • the yoke 26 corresponds to the solid outer annular portion of the body which extends between the bottom of the notches 10 and the radially outer periphery of the body 16.
  • the bottom of the notches is the radially inner face of the cylinder head 24.
  • the notches 10 open axially into the radial lower axial end faces 22 and upper 23 of the cylinder head 16.
  • the notches 10 are open radially in the inner cylindrical face of the body 16, on an internal periphery of the stator.
  • the notches 10 of the stator 15 preferably have parallel edges, that is to say that the interior faces facing each other of the notches 10 are parallel to each other. other.
  • the notches 10 are for example 36, 48, 60, 72, 84, or 96 in number.
  • the stator 15 has 96 notches. They are distributed angularly in a regular manner around the axis X of the body 16.
  • the "hexaphase" stator 15 comprises six phase windings E1 -E6.
  • the invention is however applicable to stators 15 comprising a different number of phase windings, and in particular to "three-phase" stators 15 comprising three phase windings E1 -E3, or five-phase stators comprising five phase windings E1 -E5 or seven-phase with seven phase windings E1 -E7.
  • the cylinder head 16 of stator 15 then has for example thirty-six or forty-eight notches 10.
  • each conductor 37 belonging to a phase winding E1 -E6 comprises a series of segment structures 38 which are received in a series of associated notches 10.
  • Each conductor 37 also comprises loop structures 39 which interconnect the consecutive segment structures 38 of a given winding E1 -E6, and which extend alternately projecting relative to the upper axial end face 23 and in projecting relative to the lower axial end face 22.
  • a set of loop structures 39 arranged at an axial end of the body 16 of stator 15 constitutes a winding bun.
  • each conductor 37 may have a rectangular or square cross section whose width is substantially equal to the width of a notch 10.
  • the conductors 37 have a section rectangular or square over their entire length.
  • the segment structures 38 have a square or rectangular section; while loop structures 39 connecting two adjacent segment structures 38 have a round section.
  • the conductors 37 are preferably made of copper covered with enamel.
  • the conductors 37 could be made of aluminum.
  • the stator 15 may comprise tooth bases located at the level of the free ends of the teeth 25 constituted by projecting portions extending towards the internal cavity of the notches so as to reduce the width of the notch at the level of its radial opening.
  • the tooth roots of two adjacent teeth facing one another extend substantially parallel to the bottom of the corresponding notch.
  • the notches are provided, internally, with a notch bottom insulator 13 illustrated in Figure 2, covering the internal wall of said notches on the useful periphery for filling the conductive wires.
  • This insulator 13 has a U-shaped section whose lateral branches are pressed against the radial walls of the two adjacent teeth delimiting a notch, up to the level of the upper ends of the tooth roots.
  • the notches 10 of a series of notches receive the segment structures 38 of the conductors 37 constituting a phase winding E1 -E6.
  • Each series of notches 10 is associated with one of the six phase windings.
  • Two consecutive notches 10 of a series of notches are separated by adjacent notches 10 each corresponding to another series of notches 10 associated with one of the five other phase windings.
  • five adjacent notches 10 are left free between two notches 10 of each series.
  • the conductors 37 of a winding are inserted in one slot out of six adjacent slots 10.
  • the segment structures 38 are received in a slot on K adjacent slots 10.
  • the varnish could for example be a varnish containing in the liquid state a solvent and a polyesterimide, or a solvent and a polyimide.
  • the varnish may be polyester-based and include acrylate or vinyltoluene.
  • the latter varnish is for example that marketed under the brand DOLPHON EX-88094 by the company ALBESIANO.
  • a certain quantity of liquid varnish is provided by means of nozzles 260, 390 radially injecting a certain quantity of liquid varnish, for example, onto a suitable portion of the area to be covered.
  • This portion may have a surface area smaller than that of the area to be covered. Indeed, we see that the varnish in the liquid state then spreads spontaneously by capillary action over the entire area to be covered. In particular, it is enough to properly place the liquid varnish at the entrance to the notches so that it migrates into the corresponding notches 10.
  • the varnish is advantageously placed by means of a nozzle 260 injecting radially at the level of the notches and a nozzle 390 injecting radially at the level of each bun, as shown schematically in Figure 4.
  • V volume of varnish to be injected
  • performance will be optimal if 60 to 95% of the volume of varnish is distributed in the notches and 5 to 40% of the volume of varnish is distributed in the buns.
  • the best compromise between stiffening and strength of the winding without making the stator too heavy will be obtained if 80% to 90% of the volume of varnish is distributed in the notches with 20 to 10% in the buns and preferably if 83% of the volume of varnish is distributed in the notches compared to 17% in the buns.
  • the varnish injection nozzle 260 is axially approximately in the middle of the cylinder head. The varnish is injected into the notches and then distributed in the notches, migrating towards the buns.
  • the axis of the cylinder head can be inclined in an advantageous embodiment to promote the migration of the varnish into the notches.
  • the angle of inclination of the cylinder head could be between 20° and 50° relative to the axis X as illustrated in Figure 5. More particularly the angle of inclination could be between 40° and 50° and advantageously 45°.
  • FIG. 6 it is possible to use a micro-perforated shim 11 placed inside the notch 10.
  • the shim 1 1 generally rests on the tooth feet, between the lateral branches of the insulator 13.
  • the wedges advantageously allow the conductive wires to be kept inside the notches, and also provide dielectric protection.
  • the varnish injected radially by the nozzle 260 at the level of the notches thus migrates through the micro-perforations inside the notch.
  • the typical diameter of a perforation is less than 0.3 mm to avoid any risk of corrosion and short circuits.
  • the varnish which passes through it is better distributed, which allows a significant acoustic gain.
  • the wedges are made of a single-layer or three-layer composite material.
  • the notch closing wedges are made of polyetheretherketone (PEEK), or of a three-layer composite of polyethylene terephthalate (PET) such as Dacron (registered trademark) / Mylar (registered trademark) / Dacron (registered trademark ) (DMD).
  • PEEK polyetheretherketone
  • PET polyethylene terephthalate
  • the wedge advantageously has a thickness of between 0.3 and 0.6mm and advantageously of the order of 0.45mm.
  • the micro-perforations typically have a diameter of between 0.3mm and 0.4mm and advantageously a diameter of around 0.35mm.
  • Two micro-perforations are typically 6mm apart and advantageously separated by a distance of between 3mm and 8mm.
  • micro-perforated shims makes it possible to improve the mechanical strength of the system, particularly in the pull-out test.
  • the wires being thus better coated by a good distribution of the varnish, this makes it possible to improve the dielectric strength of the system.
  • micro-perforated shim prevents the axial and radial movement of the shim which is better glued.
  • the present invention finds applications in particular in the field of rotors for alternator or reversible machine but it could also be applied to any type of rotating machine.

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Abstract

La présente invention propose un stator de machine électrique tournante, d'axe X, comportant une culasse, des dents réparties sur une périphérie interne de ladite culasse s'étendant d'une face radialement intérieure de la culasse vers l'intérieur dudit stator et délimitant deux à deux des encoches s'ouvrant sur une périphérie interne du stator, le stator comprenant un bobinage comportant des enroulements de phase comportant chacun des structures de segments insérés dans les encoches et des structures de boucles reliant les segments, formant des chignons de bobinage s'étendant de part et d'autre de la culasse, le stator comprenant un volume de vernis réparti de sorte que 60 à 95% du volume de vernis est réparti dans les encoches et à 40% du volume de vernis est réparti dans les chignons.

Description

DESCRIPTION
Titre de l'invention : Stator pour une machine électrique tournante
[0001] L’invention concerne notamment un stator pour une machine électrique tournante.
[0002] L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des machines électriques tournantes telles que les alternateurs, les alterno-démarreurs ou encore les machines réversibles ou les moteurs électriques. On rappelle qu’une machine réversible est une machine électrique tournante apte à travailler de manière réversible, d’une part, comme générateur électrique en fonction alternateur et, d’autre part, comme moteur électrique par exemple pour démarrer le moteur thermique du véhicule tel qu’un véhicule automobile.
[0003] Une machine électrique tournante comprend un rotor mobile en rotation autour d’un axe et un stator fixe. En mode alternateur, lorsque le rotor est en rotation, il induit un champ magnétique au stator qui le transforme en courant électrique afin d’alimenter les consommateurs électriques du véhicule et de recharger la batterie. En mode moteur, le stator est alimenté électriquement et induit un champ magnétique entraînant le rotor en rotation par exemple pour démarrer le moteur thermique.
[0004] Le rotor comporte un corps formé par un empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté, tel que des rivets traversant axialement le rotor de part en part. Le rotor comporte des pôles formés par exemple par des aimants permanents logés dans des cavités ménagées dans la masse magnétique du rotor. Alternativement, dans une architecture dite à pôles "saillants", les pôles sont formés par des bobines enroulées autour de bras du rotor.
[0005] Le stator 15 comporte un corps constitué par un empilage de tôles minces ainsi qu'un bobinage des phases comprenant des conducteurs reçus dans des encoches du stator ouvertes vers l'intérieur. [0006] Les phases sont généralement au nombre de trois ou six. Dans les stators d'alternateurs de ce genre, les types de bobinages les plus couramment utilisés sont, d'une part, les bobinages dits "concentriques" constitués par des bobines fermées sur elles-mêmes qui sont enroulées autour des dents du stator, et d'autre part, les bobinages du type dit "ondulé".
[0007] Les conducteurs de bobinage logés dans les encoches ne remplissent que partiellement les encoches, et sont susceptibles de bouger, de se frotter et éventuellement de se dénuder.
[0008] La présente invention vise à permettre d’éviter les inconvénients de l’art antérieur en proposant de recouvrir les conducteurs d’un vernis réparti dans les encoches et au niveau des chignons dans des proportions définies pour permettre une bonne protection des conducteurs sans alourdir la machine.
[0009] A cet effet, la présente invention a donc pour objet un stator de machine électrique tournante, d’axe X, comportant une culasse, des dents réparties sur une périphérie interne de ladite culasse s’étendant d’une face radialement intérieure de la culasse vers l’intérieur dudit stator et délimitant deux à deux des encoches s’ouvrant sur une périphérie interne du stator, le stator comprenant un bobinage comportant des enroulements de phase comportant chacun des structures de segments insérés dans les encoches et des structures de boucles reliant les segments, formant des chignons de bobinage s’étendant de part et d’autre de la culasse, le stator comprenant un volume de vernis réparti de sorte que 60 à 95% du volume de vernis est réparti dans les encoches et 5 à 40% du volume de vernis est réparti dans les chignons.
[0010] Le vernis forme ainsi une gaine autour du conducteur pour éviter les micro-blessures. Par ailleurs un bobinage ainsi couvert de vernis résiste mieux au brouillard salin. Les performances acoustiques sont également améliorées et le bruit électromagnétique réduit.
[0011] Un pourcentage de 80% à 90% du volume de vernis peut être réparti dans les encoches et préférentiellement 83% du volume de vernis peut être réparti dans les encoches. [0012] Le stator peut comporter une pluralité de cales de fermeture d’encoche, chaque cale étant disposée à l’intérieur d’une encoche de sorte à maintenir le bobinage dans l’encoche, au moins une des cales étant micro perforée.
[0013] La présente invention concerne également un ensemble pour machine électrique tournant comprenant un rotor solidaire en rotation d’un arbre et un tel stator bobiné fixe, monté autour du rotor.
[0014] L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un tel stator dans lequel le vernis est injecté radialement sur la culasse et le bobinage.
[0015] Au moins une buse d’injection de vernis utilisée pour injecter radialement le vernis peut être disposée axialement sensiblement au milieu de la culasse d’axe X.
[0016] L’axe de la culasse peut être incliné d’un angle compris entre 20° et 50° par rapport à l’axe X et avantageusement d’un angle compris entre 40° et 50° et préférentiellement d’un angle de 45°.
[0017] La présente invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de l’invention et de l’examen des dessins annexés.
[0018] La [Fig. 1] illustre le corps du stator.
[0019] La [Fig. 2] illustre l’insertion du bobinage muni de cales dans les encoches.
[0020] La [Fig. 3] illustre le stator bobiné.
[0021] La [Fig. 4] est un schéma du principe d’injection de vernis dans les encoches.
[0022] La [Fig. 5] illustre l’inclinaison du stator lors de l’injection de vernis.
[0023] La [Fig. 6] illustre les cales micro-perforées. [0024] Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d’une figure à l’autre. On notera également que les différentes figures ne sont pas nécessairement à la même échelle. De plus, les exemples de réalisation qui sont décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites. En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.
[0025] Dans l’ensemble de la description et dans les revendications, on entend par « radial » une direction s’étendant depuis l’axe X, perpendiculairement à l’axe X. De même, on entend par « axial » une direction selon l’axe X.
[0026] La machine tournante est par exemple un alternateur ou un alterno- démarreur. Cette machine est de préférence destinée à être mise en œuvre dans un véhicule automobile. On rappelle qu'un alterno-démarreur est une machine électrique tournante apte à travailler de manière réversible, d'une part, comme générateur électrique en fonction alternateur, et d'autre part comme moteur électrique, notamment pour démarrer le moteur thermique du véhicule automobile.
[0027] Comme cela est montré sur la figure 1 , le corps 16 du stator 15 a une forme cylindrique annulaire d'axe X et consiste en un empilement axial de tôles planes. Le corps 16 de stator 15 est délimité radialement par une face cylindrique intérieure 20 et par une face cylindrique extérieure 21 . Le corps 16 est par ailleurs délimité axialement par une face radiale d'extrémité axiale inférieure 22 et par une face radiale d'extrémité axiale supérieure 23.
[0028] Le corps du stator 16 comporte des dents 25 réparties angulairement de manière régulière sur une périphérie radialement interne d'une culasse 26. Ces dents 25 délimitent deux à deux des encoches 10. La culasse 26 correspond à la portion annulaire extérieure pleine du corps qui s'étend entre le fond des encoches 10 et la périphérie radialement externe du corps 16. Le fond des encoches est la face radialement intérieure de la culasse 24. [0029] Les encoches 10 débouchent axialement dans les faces radiales d'extrémité axiales inférieure 22 et supérieure 23 de la culasse 16. Les encoches 10 sont ouvertes radialement dans la face cylindrique intérieure du corps 16, sur une périphérie interne du stator. Les encoches 10 du stator 15 sont de préférence à bords parallèles, c’est-à-dire que les faces intérieures en vis-à-vis l'une de l'autre des encoches 10 sont parallèles l'une par rapport à l'autre. Les encoches 10 sont par exemple au nombre de 36, 48, 60, 72, 84, ou 96. Dans l'exemple de réalisation, le stator 15 comporte 96 encoches. Elles sont réparties angulairement de manière régulière autour de l'axe X du corps 16.
[0030] Pour former le bobinage 17 du stator 15, plusieurs enroulements de phase E1 -E6 sont montés dans la culasse 16. En l'occurrence, le stator 15 "hexaphasé" comporte six enroulements de phase E1 -E6. L'invention est cependant applicable à des stators 15 comportant un nombre différent d'enroulements de phase, et notamment à des stators 15 "triphasés" comportant trois enroulements de phase E1 -E3, ou des stators pentaphasés comportant cinq enroulements de phase E1 -E5 ou heptaphasés comportant sept enroulements de phase E1 -E7. La culasse 16 de stator 15 comporte alors par exemple trente-six ou quarante-huit encoches 10.
[0031] Comme illustré à la figure 2, chaque conducteur 37 appartenant à un enroulement de phase E1 -E6 comporte une série de structures de segment 38 qui sont reçues dans une série d'encoches 10 associées. Chaque conducteur 37 comporte aussi des structures de boucle 39 qui relient entre elles les structures de segment 38 consécutives d'un enroulement donné E1 -E6, et qui s'étendent alternativement en saillie par rapport à la face d'extrémité axiale supérieure 23 et en saillie par rapport à la face d'extrémité axiale inférieure 22. Un ensemble de structures de boucle 39 agencées au niveau d'une extrémité axiale du corps 16 de stator 15 constitue un chignon de bobinage.
[0032] Afin d'optimiser le remplissage d'encoches 10, chaque conducteur 37 pourra présenter une section transversale rectangulaire ou carrée dont la largeur est sensiblement égale à la largeur d'une encoche 10. Suivant une réalisation, les conducteurs 37 présentent une section rectangulaire ou carrée sur toute leur longueur. Alternativement, les structures de segment 38 présentent une section carrée ou rectangulaire; tandis que des structures de boucle 39 reliant deux structures de segment 38 adjacentes présentent une section ronde. Les conducteurs 37 sont de préférence réalisés en cuivre recouvert d'émail. En variante, les conducteurs 37 pourront être réalisés en aluminium.
[0033] Le stator 15 peut comprendre des pieds de dents situés au niveau des extrémités libres des dents 25 constitués par des portions en saillie s’étendant en direction de la cavité interne des encoches de sorte à réduire la largeur de l’encoche au niveau de son ouverture radiale. Les pieds de dent de deux dents adjacentes tournées l'une vers l'autre s'étendent sensiblement parallèlement au fond de l'encoche correspondante.
[0034] Les encoches sont munies, intérieurement, d’un isolant de fond d’encoche 13 illustré à la figure 2, recouvrant la paroi interne desdites encoches sur la périphérie utile de remplissage des fils conducteurs. Cet isolant 13 présente une section en forme de U dont les branches latérales sont plaquées contre les parois radiales des deux dents adjacentes délimitant une encoche, jusqu’au niveau des extrémités supérieures des pieds de dent.
[0035] Les encoches 10 d'une série d'encoches reçoivent les structures de segment 38 des conducteurs 37 constituant un enroulement de phase E1 -E6. Chaque série d'encoches 10 est associée à un des six enroulements de phase. Deux encoches 10 consécutives d'une série d'encoches sont séparées par des encoches 10 adjacentes correspondant chacune à une autre série d'encoches 10 associée à l'un des cinq autres enroulements de phase. Ainsi, pour un stator 15 hexaphasé, cinq encoches 10 adjacentes sont laissées libres entre deux encoches 10 de chaque série. En d'autres termes, les conducteurs 37 d'un enroulement sont insérés dans une encoche sur six encoches 10 adjacentes. Ainsi, pour un stator 15 comportant K enroulements de phase, les structures de segment 38 sont reçues dans une encoche sur K encoches 10 adjacentes.
[0036] Après insertion du bobinage dans les encoches, comme illustré à la figure 3, un vernis liquide est coulé dans les encoches et au niveau des chignons, qui, une fois durci, immobilise les fils les uns par rapport aux autres et évite qu'ils ne se dénudent par frottement les uns sur les autres.
[0037] Le vernis pourra être par exemple un vernis contenant à l'état liquide un solvant et un polyesterimide, ou bien un solvant et un polyimide. En variante le vernis pourra être à base de polyester et comprendre de l'acrylate ou du vinyltoluène. Ce dernier vernis est par exemple celui commercialisé sous la marque DOLPHON EX-88094 par société ALBESIANO.
[0038] Pour la mise en place du vernis, on dispose au moyen de buses 260, 390 injectant radialement, une certaine quantité de vernis liquide, quelques gouttes par exemple, sur une portion adaptée de la zone à recouvrir. Cette portion pourra avoir une superficie inférieure à celle de la zone à recouvrir. En effet, on constate que le vernis à l'état liquide s'étend ensuite spontanément par capillarité sur toute la zone à recouvrir. En particulier, suffit de disposer convenablement le vernis liquide a l'entrée des encoches pour que celui-ci migre dans encoches 10 correspondantes.
[0039] Le vernis est placé avantageusement au moyen d’une buse 260 injectant radialement au niveau des encoches et d’une buse 390 injectant radialement au niveau de chaque chignon, comme schématisé à la figure 4. Pour un volume de vernis à injecter donné, V, les performances seront optimales si 60 à 95% du volume de vernis est réparti dans les encoches et 5 à 40% du volume de vernis est réparti dans les chignons. Le meilleur compromis entre la rigidification et la solidité du bobinage sans trop alourdir le stator sera obtenu si 80% à 90% du volume de vernis est réparti dans les encoches avec 20 à 10% dans les chignons et préférentiellement si 83% du volume de vernis est réparti dans les encoches contre 17% dans les chignons. En considérant 40g de poids de vernis total, on pourra avoir typiquement 0,46g de vernis par encoche pour un stator à 72 encoches.
[0040] Pour une répartition optimale du vernis, le buse d’injection de vernis 260 est axialement sensiblement au milieu de la culasse. Le vernis est injecté dans les encoches puis se répartit dans les encoches en migrant vers les chignons.
[0041] Comme illustré à la figure 5, l’axe de la culasse pourra être incliné dans un mode avantageux de réalisation pour favoriser la migration du vernis dans les encoches. L’angle d’inclinaison de la culasse pourra être compris entre 20° et 50° par rapport à l’axe X comme illustré à la figure 5. Plus particulièrement l’angle d’inclinaison pourra être compris entre 40° et 50° et avantageusement de 45°.
[0042] Comme illustré à la figure 6, il est possible d’utiliser une cale 11 micro- perforée placée à l’intérieur de l’encoche 10. La cale 1 1 repose généralement sur les pieds de dents, entre les branches latérales de l’isolant 13. Les cales permettent avantageusement de conserver les fils conducteurs à l’intérieur des encoches, et fournissent également une protection diélectrique.
[0043] Le vernis injecté radialement par la buse 260 au niveau des encoches migre ainsi à travers les micro-perforations à l’intérieur de l’encoche. Le diamètre typique d’une perforation est inférieur à 0.3 mm pour éviter tout risque de corrosion, court circuits. Par l’utilisation d’une telle cale, le vernis qui la traverse est mieux réparti, ce qui permet un gain acoustique significatif.
[0044] Les cales sont réalisées dans un matériau composite monocouche ou tricouches. Par exemple, les cales de fermeture d’encoche sont réalisées en polyétheréthercétone (PEEK), ou en composite tri-couches de polytéréphtalate d’éthylène (PET) tel que Dacron (marque déposée) / Mylar (marque déposée) / Dacron (marque déposée) (DMD). La cale a avantageusement une épaisseur comprise entre 0.3 et 0.6mm et avantageusement de l’ordre de 0.45mm.
[0045] Les micro-perforations ont typiquement un diamètre compris entre 0.3mm et 0.4mm et avantageusement un diamètre de l’ordre de 0.35mm. Deux micro-perforations sont typiquement distantes de 6mm et avantageusement séparées d’une distance comprise entre 3mm et 8mm.
[0046] L’utilisation de cales micro-perforées permet d’améliorer la tenue mécanique du système, notamment au test à l’arrachement. D’autre part les fils étant ainsi mieux enrobés par une bonne répartition du vernis, cela permet d’améliorer la tenue diélectrique du système.
[0047] La cale micro-perforée empêche le déplacement axial et radial de la cale qui est mieux encollée. [0048] La présente invention trouve des applications en particulier dans le domaine des rotors pour alternateur ou machine réversible mais elle pourrait également s’appliquer à tout type de machine tournante.
[0049] Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de la présente invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.

Claims

REVENDICATIONS Stator (15) de machine électrique tournante, d’axe X, comportant une culasse (26), des dents (25) réparties sur une périphérie interne de ladite culasse s’étendant d’une face radialement intérieure (24) de la culasse vers l’intérieur dudit stator et délimitant deux à deux des encoches (10) s’ouvrant sur une périphérie interne du stator, le stator comprenant un bobinage (17) comportant des enroulements de phase comportant chacun des structures de segments (38) insérés dans les encoches et des structures de boucles (39) reliant les segments, formant des chignons de bobinage s’étendant de part et d’autre de la culasse, le stator (15) comprenant un volume (V) de vernis réparti de sorte que 60 à 95% du volume de vernis est réparti dans les encoches et 5 à 40% du volume de vernis est réparti dans les chignons. Stator selon la revendication 1 dans lequel 80% à 90% du volume (V) de vernis est réparti dans les encoches (10) et préférentiellement 83% du volume de vernis est réparti dans les encoches (10). Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes comportant une pluralité de cales de fermeture d’encoche (11 ), chaque cale (11 ) étant disposée à l’intérieur d’une encoche de sorte à maintenir le bobinage dans l’encoche, au moins une des cales (11 ) étant micro perforée. Ensemble pour machine électrique tournante comprenant un rotor solidaire en rotation d’un arbre et un stator bobiné selon l’une quelconque des revendications précédentes, fixe, monté autour du rotor. Procédé de fabrication d’un stator selon l’une quelconque des revendications 1 à 2 dans lequel le vernis est injecté radialement sur la culasse (26) et le bobinage (17). Procédé selon la revendication 5 dans lequel au moins une buse d’injection de vernis (260) utilisée pour injecter radialement le vernis est disposée axialement sensiblement au milieu de la culasse d’axe X. Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 6 dans lequel l’axe de la culasse est incliné d’un angle compris entre 20° et 50° par rapport à l’axe X. Procédé selon la revendication 7 dans lequel l’axe de la culasse est incliné d’un angle compris entre 40° et 50° et avantageusement d’un angle de 45°.
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