STATOR DE MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE
La présente invention concerne les machines électriques tournantes et plus particulièrement les stators de telles machines.
Dans la plupart des stators connus, la culasse ménage des encoches totalement ouvertes ou semi-ouvertes en direction de l’entrefer, de manière à permettre l’introduction des bobinages. Généralement, les encoches semi-ouvertes reçoivent des conducteurs électriques de section transversale circulaire disposés en vrac, tandis que les encoches ouvertes logent des conducteurs électriques de section transversale rectangulaire, disposés de manière rangée.
JP 2 875497 porte sur un stator de machine électrique comportant une couronne dentelée dont les tôles présentent des portions amincies dans leurs épaisseurs situées entre deux dents consécutives du côté de l'entrefer. De telles portions amincies constituent des ouvertures vers l’entrefer qui peuvent produire des perturbations électromagnétiques non négligeables, notamment une augmentation de l’entrefer « magnétique » en raison des franges de flux, des pertes fer plus élevées à la surface du rotor pour la même raison, ou encore des couples pulsatoires car les variations de perméance sont relativement brutales.
JP 2011-097723 montre des dents individuelles rapportées sur une culasse.
La demande de brevet FR 3 019 947 décrit un stator comportant une couronne dentelée comportant des dents reliées entre elles par des ponts de matière et définissant entre elles des encoches de réception des bobines, les encoches étant ouvertes radialement vers l’extérieur. Les ouvertures des encoches sont fermées par une culasse rapportée sur la couronne dentelée.
Il existe un besoin pour améliorer encore les stators de machines électriques et notamment diminuer les ondulations de couple.
Résumé
L’invention répond à ce besoin à l’aide d’un stator comportant :
- une couronne comportant :
o des dents ménageant entre elles des encoches, et o des ponts de matière reliant chacun deux dents adjacentes à leur base du côté de l'entrefer et définissant le fond de l’encoche entre ces dents, au moins certains et mieux tous les ponts de matière
présentant chacun au moins une zone à perméabilité magnétique réduite se présentant sous la forme :
■ d’au moins un rétrécissement localisé formé par au moins une rainure s’étendant selon l’axe longitudinal du stator dans l’épaisseur du pont de matière ou au moins un écrasement localisé de la matière dans la largeur du pont de matière, et/ou
■ d’au moins une ouverture dans la largeur du pont de matière, et/ou
■ d’au moins un traitement localisé dans la largeur du pont de matière diminuant localement la perméabilité magnétique du pont de matière, et
- des bobinages disposés dans les encoches de la couronne.
La zone de perméabilité magnétique réduite formé par le rétrécissement localisé, l’écrasement localisé, l’ouverture ou le traitement localisé du pont de matière permettent que ladite zone du pont de matière soit saturée magnétiquement lors du fonctionnement de la machine, ce qui limite le passage du flux dans le pont de matière et augmente l’efficacité de la machine.
En outre, un tel stator réduit fortement les perturbations électromagnétiques liées à la présence des ouvertures des encoches donnant sur l’entrefer dans l’art antérieur. L’absence d’ouverture des encoches vers l’entrefer permet de réduire les pulsations d’encoches.
Les performances électromagnétiques de la machine sont améliorées.
De plus, la présence des ponts de matière réduit le risque de perte de vernis dans l’entrefer lors de l’imprégnation par un vernis du stator complet. Ceci permet de réduire le besoin de nettoyage.
Elle permet également de réduire la fuite du vernis dans l’entrefer pendant le fonctionnement de la machine sur laquelle le stator est monté. Ceci simplifie la maintenance de la machine. Le terme « vernis » doit ici s’entendre avec un sens large et couvre tout type de matériau d’imprégnation, notamment polymère.
Stator
Encoches ouvertes radialement vers l’extérieur
De préférence, les encoches sont ouvertes radialement vers l’extérieur de la couronne. De préférence, les encoches sont totalement ouvertes. Les bobinages peuvent alors être insérés dans les encoches par un déplacement radial vers l’intérieur des encoches. L’installation des bobinages est facilitée, d’une part en ce que l’accès à l’intérieur des encoches est plus aisé, s’agissant d’encoches ouvertes totalement et en direction de l’extérieur plutôt que vers l’entrefer, et d’autre part en ce que l’espace disponible autour de la couronne, pour les outillages nécessaires, voire pour une machine à bobiner, est plus important que l’espace disponible dans l’alésage du stator.
En outre, le remplissage des encoches étant facilité, le taux de remplissage peut être amélioré, ce qui peut permettre d’augmenter encore les performances de la machine. Le couple volumique peut être augmenté, en particulier.
Culasse
De préférence, le stator comporte une culasse rapportée sur la couronne.
Par « culasse rapportée », il faut comprendre que la culasse n’est pas réalisée d’un seul tenant avec la couronne mais fixée à cette dernière au cours de la fabrication du stator.
La culasse permet de fermer les encoches de la couronne et de maintenir les bobinages dans les encoches après leur insertion. Lors de la fabrication du stator, la culasse peut être assemblée avec la couronne de diverses manières.
Interface culasse - couronne
De préférence, la couronne présente des reliefs sur sa surface extérieure coopérant avec des reliefs coopérants de la culasse. De tels reliefs permettent par coopération de formes de maintenir la couronne et la culasse fixes l’un par rapport à l’autre. Les reliefs coopérants sont, de préférence, du type pointe diamant.
La couronne peut être réalisée par enroulement en hélice d’une bande de tôle comportant des dents reliées par les ponts de matière, les bords opposés de chaque encoche devenant, de préférence, sensiblement parallèles entre eux lorsque la bande est enroulée sur elle-même pour former la couronne.
En variante, la bande peut être formée de secteurs comportant chacun plusieurs dents, les secteurs étant reliés par des liaisons, ces secteurs étant découpés dans une bande
de tôle. Les liaisons peuvent être des ponts flexibles reliant les secteurs entre eux et/ou des parties de formes complémentaires, par exemple du type queue d’aronde et mortaise ou des reliefs complémentaires venant en appui l’un contre l’autre, notamment lorsque la couronne est maintenue en compression par la culasse.
Les formes complémentaires peuvent être sur les ponts de matière de sorte que les différents secteurs sont assemblés au niveau des ponts de matière. De préférence, l’assemblage des formes complémentaires des différents secteurs se fait hors des rétrécissements, ouvertures et/ou traitements localisés. Par exemple, les secteurs présentent des formes en creux coopérant avec des formes en saillie complémentaires d’un secteur adjacent.
En variante, la couronne comporte un empilement de tôles magnétiques prédécoupées.
En variante encore, la couronne est fabriquée par fabrication additive, par exemple par frittage de poudre.
La culasse peut être réalisée en enroulant directement en hélice une bande de tôle si sa largeur le permet, en formant ou non dans ladite bande de tôle des fentes adaptées lors de sa découpe, de manière à faciliter cet enroulement, en empilant des tôles magnétiques prédécoupées, ou des galettes obtenues par fabrication additive, par exemple par frittage de poudre.
La culasse peut être rapportée sur la couronne après l’installation des bobinages dans les encoches.
Stator tôle fermée
En variante, le stator peut présenter des encoches fermées au sein de la couronne, i.e. ne présentant pas d’ouverture vers l’entrefer ou vers l’extérieur. Dans ce cas, les bobinages sont en épingles, notamment en épingle en forme de U (« U-pin » en anglais) ou de I (« I-pin » en anglais), et sont insérés par déplacement dans le sens longitudinal.
Du fait que les encoches sont fermées, le stator peut être utilisé comme une enceinte fermée d’imprégnation en assurant une étanchéité aux extrémités seulement. L’outillage est ainsi simplifié. Ceci réduit également la quantité de vernis ou résine utilisé.
Encoches
Au moins une encoche peut être à bords opposés parallèles entre eux, mieux toutes les encoches. La largeur des encoches est, de préférence, sensiblement constante sur toute sa hauteur.
Au moins une dent, mieux toutes les dents, peut être de forme générale trapézoïdale lorsqu’observée en section dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator.
De préférence, tous les ponts de matière présentent une zone à perméabilité magnétique réduite se présentant sous la forme :
■ d’au moins un rétrécissement localisé formé par au moins une rainure s’étendant selon l’axe longitudinal du stator dans l’épaisseur du pont de matière ou au moins un écrasement localisé de la matière dans la largeur du pont de matière, et/ou
■ d’au moins une ouverture dans la largeur du pont de matière, et/ou
■ d’au moins un traitement localisé dans la largeur du pont de matière diminuant localement la perméabilité magnétique du pont de matière.
Chaque zone à perméabilité magnétique réduite s’étend préférentiellement sur toute l’épaisseur de la couronne.
En variante, la zone à perméabilité magnétique réduite s’étend sur une longueur inférieure ou égale à l’épaisseur de la couronne.
La zone à perméabilité magnétique réduite de chaque pont de matière est, de préférence, continue dans l’épaisseur de la couronne, rectiligne ou non.
En variante, la zone à perméabilité magnétique réduite est discontinue dans l’épaisseur de la couronne.
Par exemple, la couronne se présente sous forme de tôle empilées, présentant des dents reliées entre elles à leur base du côté de l'entrefer par des ponts de matière, au moins certains et mieux tous les ponts de matière de chacune des tôles présentant chacun au moins une zone à perméabilité magnétique réduite. Les zones à perméabilité magnétique réduite des ponts de matière de chacune des tôles peuvent ne pas être centrées.
Au moins deux tôles adjacentes peuvent présenter au moins deux zones à perméabilité magnétique réduite agencées en quinconce l’une par rapport à l’autre en se recoupant partiellement ou non. L’agencement en quinconce peut être réalisé par retournement de certaines tôles, notamment d’une tôle sur deux, de l’empilement de tôles formant la couronne ou par découpage angulaire des tôles ou par utilisations de tôles différentes.
Rainure
De préférence, dans le cas où le fond des encoches présente au moins une rainure, les rainures sont ouvertes vers les encoches.
Le fond des encoches présente au moins une surface d’appui, mieux au moins deux surfaces d’appui, orientée transversalement et le fond de la rainure est en retrait par rapport à cette ou ces surfaces. La ou les surfaces d’appui peuvent être orientées obliquement par rapport à l’axe radial de l’encoche correspondante ou, préférentiellement, orientées perpendiculairement à cet axe. La rainure forme une rupture de pente par rapport à la ou aux surfaces d’appui. Les bobinages, de préférence de section sensiblement rectangulaire, insérés dans l’encoche correspondante sont, de préférence, en appui contre les surfaces d’appui et en retrait par rapport au fond de la rainure. De préférence, les bobinages sont sans contact avec la rainure. La ou les surfaces d’appui sont préférentiellement planes. Le fond de l’encoche peut être plat, à l’exception de la rainure. Ceci permet un bon remplissage des encoches par les bobinages dans le cas de bobinages de section transversale rectangulaire, en permettant aux bobines de prendre appui à plat dans le fond des encoches.
La rainure dans le fond de l’encoche forme, de préférence, un jeu entre le pont de matière et le bobinage correspondant, ce qui peut faciliter la pénétration du vernis lors de l’imprégnation du stator.
Le pont de matière peut comporter au moins deux rainures telles que décrit précédemment.
La ou les rainures peuvent être centrées par rapport à la ou les encoches ou au contraire être décalées par rapport à un plan de symétrie de la ou des encoches.
La surface interne du stator est, de préférence, cylindrique de révolution.
En variante, la ou les rainures peuvent s’étendre sur la surface interne du stator i. e. la surface du stator qui définit l’entrefer avec le rotor.
Lorsque la ou les rainures sont situées sur la surface interne du stator qui définit l’entrefer avec le rotor, elles peuvent permettre le repérage angulaire du stator, et permettre ainsi de faciliter l’empilage des tôles et l’indexation. Le stator peut alors être dépourvu de reliefs sur sa surface extérieure, ce qui peut permettre d’améliorer le contact entre la culasse et des moyens de refroidissement.
De préférence, la ou les rainures sont chacun de profil courbe en section dans un plan perpendiculaire à l’axe du stator, notamment de section sensiblement semi- circulaire.
Ecrasement localisé
L’écrasement localisé est réalisé dans la largeur du pont de matière, c’est-à-dire selon un axe radial du stator, et constitue un rétrécissement localisé ayant une perméabilité magnétique réduite. L’écrasement forme, de préférence, une rainure dans le fond de l’encoche. Dans ce cas, l’écrasement localisé peut être tel que décrit ci-dessus pour les rainures.
Ouverture
L’ouverture précitée s’étend préférentiellement selon l’axe longitudinal du stator sur toute l’épaisseur de la couronne.
L’ouverture peut être de section transversale ovale, circulaire, ou de forme polygonale par exemple à arêtes arrondies, notamment rectangulaire.
Le pont de matière peut ne présenter qu’une seule ouverture dans sa largeur.
L’ouverture peut être au centre du pont de matière.
L’ouverture peut présenter deux zones amincies de part et d’autre de celle-ci, les zones amincies étant saturées magnétiquement lors du fonctionnement de la machine.
En variante, le pont de matière présente une pluralité de microperforations dans sa largeur. Les microperforations diminuent la section de tôle et permettent au pont de matière de saturer magnétiquement pour un flux magnétique moindre.
Traitement
Le traitement localisé permet de modifier localement la perméabilité au flux magnétique la matière du pont.
Le traitement localisé peut s’étendre sur toute la largeur du pont de matière ou sur une portion seulement de celle-ci.
Ce traitement peut être un traitement thermique qui modifie localement l’orientation des grains de métal et entraîne une baisse de la perméabilité magnétique dans le sens circonférentiel.
En variante, le traitement thermique est une contrainte thermique liée à la dégradation de la matière lors de la découpe laser du pont de matière.
Les ponts de matière peuvent être indéformables. Ceci accroît la rigidité du stator et améliore la durée de vie de la machine électrique.
Bobinages
Les bobinages peuvent être disposés dans les encoches de manière concentrée ou répartie.
Par « concentrée », on comprend que les bobinages sont enroulés chacun autour d’une seule dent.
Par « répartie », on entend qu’au moins l’un des bobinages passe successivement dans deux encoches non adjacentes.
De préférence, les bobinages sont disposés dans les encoches de manière répartie, notamment lorsque le nombre de pôles du rotor est inférieur ou égal à 8.
Les bobinages comportent chacun au moins un conducteur électrique qui peut être en section transversale de forme circulaire, ou de forme polygonale à arêtes arrondies, préférentiellement de forme rectangulaire, entre autres.
Lorsque les conducteurs sont de section transversale circulaire, ils peuvent être disposés dans l’encoche selon un empilement hexagonal. Lorsque les conducteurs sont de section transversale polygonale, ils peuvent être disposés dans l’encoche en une ou plusieurs rangées orientées radialement. L’optimisation de l’empilement peut permettre de disposer dans les encoches une plus grande quantité de conducteurs électriques et donc d’obtenir un stator de plus grande puissance, à volume constant.
Les conducteurs électriques peuvent être disposés de manière aléatoire dans les encoches ou rangée. De préférence, les conducteurs électriques sont rangés dans les encoches. Par « rangés », on entend que les conducteurs ne sont pas disposés dans les encoches en vrac mais de manière ordonnée. Ils sont empilés dans les encoches de manière non aléatoire, étant par exemple disposés selon une ou plusieurs rangées de conducteurs électriques alignés, notamment selon une ou deux rangées, préférentiellement selon une unique rangée.
Les conducteurs électriques sont isolés électriquement de l’extérieur par un revêtement isolant, notamment un émail.
Les bobinages peuvent être séparés des parois de P encoche par un isolant, notamment par au moins une feuille d’isolant. Un tel isolant en feuille permet une meilleure isolation électrique des bobinages par rapport à la masse statorique.
De préférence, chaque encoche reçoit au moins deux bobinages, notamment au moins deux bobinages de phases différentes. Ces deux bobinages peuvent se superposer radialement.
Les deux bobinages peuvent être séparés entre eux par au moins une feuille d’isolant, de préférence par au moins deux feuilles d’isolant, lorsqu’une feuille est enroulée autour de chaque bobinage.
Chaque bobinage peut être formé de plusieurs spires.
En variante, les bobinages sont dits en épingles, notamment en épingle en forme de U (« U-pin » en anglais) ou droite, en forme de I (« I-pin » en anglais), et comportent dans ce cas une portion en forme de I ou de U dont les extrémités sont soudées à des conducteurs hors de l’encoche correspondante.
Le stator peut être vrillé (« skewing » en anglais). Un tel vrillage peut contribuer à serrer les bobinages dans les encoches et de réduire les harmoniques d’encoches.
Machine et rotor
L’invention a encore pour objet une machine électrique tournante comportant un stator tel que défini précédemment. La machine peut être synchrone ou non. La machine peut être à réluctance. Elle peut constituer un moteur synchrone.
La machine électrique tournante peut comporter un rotor bobiné ou à aimants permanents.
Procédé de fabrication et machine
L’invention a encore pour objet un procédé de fabrication d’un stator tel que défini plus haut, dans lequel on met en œuvre l’étape d’insertion des bobinages dans les encoches de la couronne du stator.
Le procédé peut comporter une étape consistant à rapporter une culasse sur la couronne du stator.
Le procédé peut comporter une étape de découpe d’une même bande de matière pour former une ou plusieurs tôles de couronne et de culasse, la ou les tôles de culasse et de couronne présentent des découpes communes.
Le procédé peut comporter une étape d’enroulement en hélice de bandes de tôles pour former la couronne et la culasse.
Le procédé peut comporter une étape de chauffage de la culasse et/ou de refroidissement de la couronne afin de faciliter le montage de la culasse sur la couronne.
Tôles
L’invention a encore pour objet une tôle de la couronne d’un stator, notamment du stator tel que décrit précédemment présentant :
• des dents reliées entre elles à leur base du côté de l'entrefer par des ponts de matière, au moins certains et mieux tous les ponts de matière présentant chacun au moins une zone à perméabilité magnétique réduite se présentant sous la forme :
■ d’au moins un rétrécissement localisé formé par au moins une rainure ou un écrasement localisé, et/ou
■ d’au moins une ouverture dans la largeur de l’épaisseur du pont de matière, et/ou
■ d’au moins un traitement localisé dans la largeur du pont de matière diminuant localement la perméabilité magnétique du pont de matière.
Lorsque le stator est formé par empilement de tôles telles que décrites ci- dessus, les dents des tôles sont alignées pour former les dents du stator et les ponts de matière des tôles forment par empilement les ponts de matière du stator.
Les caractéristiques décrites précédemment en relation avec le stator s’appliquent sur la tôle ci-dessus.
Description détaillée
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de réalisation non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :
- la figure 1 représente en coupe transversale, de manière schématique et partielle, une machine comportant un stator réalisé conformément à l’invention,
- la figure 2 représente de manière schématique une portion de la couronne du stator de la machine de la figure 1 ,
- la figure 3 représente une variante de stator selon l’invention,
- les figures 4 à 6 illustrent de façon partielle et schématique des variantes de réalisation de la couronne du stator,
- les figures 7 et 8 sont des vues analogues aux figures 4 à 6 représentant des variantes de réalisation de la couronne avec les bobinages du stator,
- les figures 9 à 11 illustrent une variante de réalisation de la couronne du stator,
- la figure 12 représente schématiquement une vue du dessus d’une encoche du mode de réalisation des figures 1 et 2, et
- les figures 13 et 14 représentent schématiquement une variante de la réalisation de l’encoche de la figure 12.
On a illustré à la figure 1 une machine électrique tournante 10 comportant un rotor 1 et un stator 2. Le stator permet de générer un champ magnétique tournant d’entraînement du rotor 1, dans le cas d’un moteur synchrone notamment, et dans le cas d’un alternateur, la rotation du rotor induit une force électromotrice dans les bobinages du stator.
Les exemples illustrés ci-dessous sont schématiques et les dimensions relatives des différents éléments constitutifs n’ont pas été nécessairement respectées.
Stator
Le stator 2 comporte des bobinages 22, lesquels sont disposés dans des encoches 21 ménagées entre des dents 23 d’une couronne dentelée 25. Les encoches 21 sont fermées du côté de l’entrefer par des ponts de matière 27, reliant chacun deux dents consécutives de la couronne 25.
Le stator 2 comporte une culasse 29 rapportée sur la couronne 25.
Les encoches 21 sont, dans l’exemple décrit, à bords radiaux 33 parallèles entre eux, et sont en section dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation X de la machine de forme sensiblement rectangulaire.
Le fond 35 des encoches 21 est de forme sensiblement complémentaire de celle des bobinages 22, à l’exception d’une rainure s’étendant selon l’axe longitudinal du stator ou d’un écrasement effectué selon une direction radiale dans la largeur d du pont de
matière 27. Dans la suite, il ne sera fait référence qu’à une rainure mais il faut bien comprendre qu’un écrasement localisé est également possible en lieu et place de la rainure. Dans l’exemple des figures 1 à 4, le fond 35 des encoches 21 présente deux surfaces d’appui 30 de part et d’autre de la rainure 40, contre lesquelles les bobinages 22 sont en appui. Le fond 35 des encoches est relié aux bords radiaux 33 par des arrondis 36. La rainure 40 de chaque encoche 21 est centrée sur le fond 35 de celle-ci et s’étend le long de l’axe de rotation X de la machine sur toute l’épaisseur de la couronne 25, comme cela est illustré sur la figure 12.
Les rainures 40 présentent, en section dans un plan perpendiculaire à l’axe X, une forme courbe, notamment sensiblement semi-circulaire. Elles présentent une profondeur p, mesurée radialement, comprise entre 0,2 mm et 1 mm, par exemple égale à 0,42 mm.
Les rainures 40 forment un rétrécissement localisé des ponts de matière 27. Un tel rétrécissement permet une saturation magnétique de la tôle pour un moindre flux magnétique le long du pont 27, ce qui limite le passage du flux magnétique.
La plus petite largeur / des ponts de matière 27 est de préférence comprise entre 0,3 mm et 0,6 mm, par exemple égale à 0,4 mm.
La couronne 25 et/ou la culasse 29 sont formées chacune d’un paquet de tôles magnétiques empilées selon l’axe X, les tôles étant par exemple identiques et superposées exactement. Elles peuvent être maintenues entre elles par clipsage, par collage, par des rivets, par des tirants, des soudures et/ou toute autre technique. Les tôles magnétiques sont de préférence en acier magnétique.
Dans l’exemple illustré, les dents 23 de la couronne 25 présentent des reliefs complémentaires 56 en surface permettant clipser les différentes tôles composant la couronne 25 entre elles. Les reliefs complémentaires 56 peuvent être sur toutes les dents 23 ou sur une partie des dents 23 seulement, par exemple sur une dent 23 sur deux.
En variante, les tôles sont collées entre elles ou assemblées autrement.
De la même manière, la culasse 29 peut présenter des reliefs complémentaires en surface permettant de clipser les différentes tôles composant la culasse 29 entre elles.
La couronne et/ou la culasse peuvent encore être formées d’une ou plusieurs bandes de tôle découpées enroulées sur elles-mêmes.
La culasse 29 est montée sur la couronne 25 par coopération de formes. La couronne 25 et la culasse 29 présentent des reliefs 49 complémentaires sur la surface externe de la couronne et la surface interne de la culasse, permettant de les maintenir en position l’une par rapport à l’autre.
Bobinages
Les bobinages 22 peuvent être disposés dans les encoches 21 de manière concentrée ou répartie, de préférence répartie.
Dans l’exemple illustré sur la figure 2, les conducteurs électriques 34 des bobinages 22 sont disposés dans les encoches de manière rangée.
Comme illustré sur la figure 2, les conducteurs électriques 34 sont de préférence de section transversale aplatie, rectangulaire et sont superposés radialement par exemple en une seule rangée. Les conducteurs électriques 34 sont en cuivre ou autre matériau conducteur émaillé ou revêtu de tout autre revêtement isolant adapté.
Chaque encoche 21 peut recevoir deux bobinages 22 empilés, de phases différentes. Chaque bobinage 22 peut, en section transversale, être de forme sensiblement rectangulaire.
Chaque bobinage 22 est entouré d’une feuille d’isolant 37 permettant d’isoler les bobinages des parois 33 et 36 de l’encoche et les bobinages 22 de phases différentes.
Les conducteurs électriques 22 sont assemblés en bobinages 22 hors des encoches 21 et entourés d’une feuille d’isolant 27 et les bobinages 22 avec les feuilles d’isolant 37 sont insérés dans les encoches 21. Cette opération est facilitée par le fait que les encoches sont ouvertes totalement radialement vers l’extérieur.
En variante, les bobinages sont en épingle.
Rotor
Le rotor 1 représenté à la figure 1 comporte une ouverture centrale 5 pour le montage sur un arbre et comporte une masse magnétique rotorique 3 s’étendant axialement selon l’axe de rotation X du rotor, cette masse rotorique étant par exemple formée par un paquet de tôles magnétiques empilées selon l’axe X, les tôles étant par exemple identiques et superposées exactement.
Le rotor 1 comporte par exemple une pluralité d’aimants permanents 7 disposés dans des logements 8 de la masse magnétique rotorique 3. En variante, le rotor est bobiné.
Procédé de fabrication du stator et machine
Le stator peut être obtenu au moyen du procédé de fabrication qui va maintenant être décrit.
Les bobinages 22 sont insérés dans les encoches 21 de la couronne 25 par un déplacement radial des bobinages 21 vers l’intérieur des encoches 21.
La culasse 29 est ensuite rapportée sur la couronne 27. La culasse 29 peut être chauffé au préalable afin de la dilater et de faciliter son insertion sur la couronne 25. Après son insertion sur la couronne 25, elle peut se rétracter en refroidissant, ce qui permet d’avoir un jeu minimal entre la couronne 25 et la culasse 29.
En variante ou en complément, la couronne 25 peut être refroidie au préalable pour la rétracter et faciliter l’insertion de la culasse 29. Après l’insertion de la culasse 29, elle peut se dilater en se réchauffant.
Tôle fermée
Dans la variante illustrée sur la figure 3, la couronne 25 présente des encoches 21 fermées de ses deux côtés. Dans ce cas, les bobinages 22 sont en épingles, de sorte qu’ils peuvent être insérés dans les encoches 21 par coulissement dans celles-ci selon un axe parallèle à l’axe longitudinal X.
Le mode de réalisation de la figure 4 diffère de celui des figures 1, 2 et 12 en ce que le pont de matière 27 ne présente pas de rainure 40 mais une ouverture 60 s’étendant sur toute l’épaisseur de la couronne 25. L’ouverture 60 est de contour circulaire en section transversale comme illustré. La matière du pont 27 présente alors deux zones amincies 62 de part et d’autre de l’ouverture 60, ce qui permet une saturation magnétique dans ces zones pour un moindre flux.
Dans la variante illustrée sur la figure 5, le pont de matière 27 présente plusieurs microperforations 64, réduisant la section de tôle offerte au passage du flux, entraînant une saturation magnétique lors du fonctionnement de la machine.
Dans la variante illustrée sur la figure 6, le pont de matière 27 présente une zone 66 traitée thermiquement présentant une perméabilité magnétique plus faible se saturant magnétiquement lors du fonctionnement de la machine. Le traitement thermique localisé peut être effectué par un laser.
Le mode de réalisation de la figure 7 diffère de celui des figures 1, 2 et 12 en ce que l’encoche reçoit deux rangées de bobinages 22.
Le mode de réalisation de la figure 8 diffère de celui des figures 1, 2 et 12 en ce que G encoche reçoit trois rangées de bobinages 22 et en ce que le pont de matière 27 présente deux rainures 40.
Le mode de réalisation de la figure 9 diffère de celui des figures 1, 2 et 12 en ce qu’au moins une partie des ponts de matière 27 présente des reliefs complémentaires 72 et 74. Ces reliefs complémentaires 72 et 74 peuvent être dans une zone du pont de matière 27 différente de la zone à perméabilité magnétique réduite. Dans ce mode de réalisation, la couronne 25 est fabriquée par assemblage de secteurs de tôles qui sont assemblés entre eux circonférentiellement par l’intermédiaire des reliefs complémentaires 72 et 74. Les reliefs complémentaires 72 et 74 peuvent être des reliefs complémentaires qui se fixent l’un à l’autre, par exemple des queues d’arondes et mortaises, comme cela est illustré sur la figure 9. Ils permettent de fixer deux secteurs adjacents entre eux. En variante, comme illustré sur les figures 10 et 11, les reliefs complémentaires 72 et 74 sont des reliefs respectivement en saillie et en retrait de formes complémentaires, qui viennent en appui l’un sur l’autre sans qu’il n’y ait fixation des reliefs 72 et 74 entre eux, par compression de la couronne 25, notamment par la culasse 29. Ils permettent de maintenir deux secteurs adjacents par emboîtement des reliefs 62 et 64 et par appui des reliefs 62 et 64 entre eux en maintenant la couronne en compression.
Les modes de réalisation des figures 13 et 14 diffèrent de celui des figures 1, 2 et 12 en ce que la rainure 40 n’est pas rectiligne. Dans ces modes de réalisation, la couronne 25 est formée d’un empilement de tôles 80a et 80b. Chaque tôle 80a et 80b présentant des dents 23a et 23b respectivement reliées entre elles à leur base du côté de l’entrefer 47 par des ponts de matière 27a et 27b respectivement. Les rainure 40a et 40b dans les ponts de matière 27a et 27b des tôles 80a et 80b ne sont pas centrées dans le pont de matière correspondant 27a ou 27b. Les rainures 80a et 80b sont disposées en quinconce dans le fond 35 de l’encoche. Dans ces modes de réalisation, les tôles 80a et 80b sont identiques mais les tôles 80b sont retournées par rapport aux tôles 80a. Les rainures 40a et 40b des tôles 80a et 80b peuvent former une rainure 40 continue du stator, comme illustré sur la figure 14, les rainures 40a et 40b des tôles 80a et 80b se superposant partiellement dans l’épaisseur de la couronne 25 ou former une rainure 40 discontinue du stator, comme illustré sur la figure 13, les rainures 40a et 40b des tôles 80a et 80b étant disjointes.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d’être décrits, et les zones à perméabilité magnétique réduite précités peuvent ne pas être centrées par exemple.
L’expression « comportant un » doit être comprise comme étant synonyme de « comprenant au moins un ».