FR3011402A1

FR3011402A1 - Moteur electrique comportant un stator segmente

Info

Publication number: FR3011402A1
Application number: FR1459356A
Authority: FR
Inventors: Torsten Gmuend
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2015-04-03
Anticipated expiration: 2034-10-01
Also published as: DE102013219993A1; FR3011402B1; CN104518577A; CN104518577B

Abstract

Moteur électrique (100) comportant un rotor (110) et un stator (160) installés dans un boîtier (150). Le stator est formé d'un ensemble (170) de segments de stator (171) installés suivant une disposition annulaire. Au moins un segment de stator (171) comporte un noyau de segment de stator (190), muni d'un organe isolant (130) portant l'enroulement simple (181) associé à ce segment de stator (171). L'organe (130) comporte un organe de positionnement (140) tourné vers le boîtier (150). Cet organe vient en saillie au moins par segment, en direction du boîtier (150) à partir d'un noyau de segment de stator (190) et il réalise une liaison par la force entre le stator (160) et le boîtier (150).

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un moteur électrique comportant un rotor et un stator installés dans un boîtier, le stator étant formé d'un ensemble de segments de stator installés suivant une disposition annulaire, au moins un segment de stator comportant un noyau de segment de stator, associé, muni d'au moins un organe isolant portant l'enroulement simple associé à ce segment de stator. Etat de la technique Selon l'état de la technique, on connaît un tel moteur électrique segmenté, dont le stator comporte plusieurs segments. Ces segments sont installés suivant une disposition annulaire et sont maintenus réunis suivant une forme annulaire par un anneau de fixation mis à la périphérie extérieure des segments de stator qui sont ainsi reliés. De tels segments de stator maintenus réunis suivant une forme annulaire peuvent alors être montés et fixés comme un ensemble de construction dans un boîtier correspondant. L'inconvénient de cet état de la technique est que l'ensemble formé par les segments de stator maintenus réunis suivant une forme annulaire, doit être bloqué et tenu dans une position prédé- finie lors de la fixation dans le boîtier pour permettre précisément cette fixation. La fixation des segments de stator dans le boîtier et ainsi le montage du moteur électrique deviennent complexes et difficiles. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un mo- teur électrique dont le montage se fasse rapidement et permette une fixation simple d'un ensemble de segments de stator dans le boîtier associé. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un moteur électrique comportant un rotor et un stator installés dans un boîtier, le stator étant formé d'un ensemble de segments de stator installés suivant une disposition annulaire, au moins un segment de stator comportant un noyau de segment de stator, associé, muni d'au moins un organe isolant portant l'enroulement séparé, associé à ce segment de stator, ce moteur électrique étant caractérisé en ce que le corps isolant comporte un organe de positionnement tourné vers le boîtier, et venant en saillie au moins par segment en direction du boîtier à partir d'au moins un noyau de segment de stator, réalisant ainsi une liaison par la force entre le stator et le boîtier.

L'invention permet ainsi de réaliser un moteur électrique à stator segmenté dont le montage se fait avec des organes de positionnement appropriés permettant une fixation rapide et simple d'un ensemble de segments de stator dans le boîtier associé. De façon préférentielle, la liaison par la force entre le sta- tor et le boîtier se fait par un ajustage pressé, ce qui donne une fixation garantie et fiable des segments de stator dans le boîtier. Le stator est bloqué dans le boîtier de manière préféren- tielle par un adhésif, ce qui réalise une fixation permanente et stable des segments de stator dans le boîtier.

Selon un développement, l'organe de positionnement forme au moins par segment, une extension radiale du stator. L'invention permet ainsi de manière simple de réaliser une liaison par la force entre l'organe de positionnement associé et à au moins un segment de stator et le boîtier. L'organe de positionnement est de préférence réalisé au moins par segment sous la forme d'un coin dans la direction axiale du stator, ce qui aboutit à un organe de positionnement robuste et stable. De façon préférentielle, l'organe d'isolation est en matière plastique, ce qui correspond à un organe d'isolation léger et écono- mique. L'ensemble des segments de stator installé suivant une disposition annulaire est de préférence fixé les uns aux autres par une liaison par la forme ce qui réalise une liaison garantie et fiable des segments de stator les uns aux autres.

Le problème évoqué ci-dessus est également résolu par un organe isolant pour un noyau de segment de stator muni d'au moins un organe de positionnement pour venir en saillie au moins par segment par rapport à un noyau de segment de stator relié à l'organe isolant.

L'invention réalise ainsi un organe isolant pour un noyau de segment de stator et, qui, avec l'organe de positionnement, permet de manière simple, de réaliser une liaison par la force entre le stator et le boîtier.

L'invention a également pour objet un procédé de réalisa- tion d'un stator de moteur électrique comportant un ensemble de segments de stator assemblés suivant une forme annulaire et installé dans un boîtier correspondant, au moins un segment de stator comportant un noyau de segment de stator correspondant, muni d'au moins un or- gane isolant portant un enroulement simple associé au segment de sta- tor, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on emmanche le stator dans le boîtier, au moins un organe de positionnement réalisé sur au moins un organe isolant et venant en saillie au moins par segment dans la direction du boîtier à partir d'un noyau de segment de stator, réalise une liaison par la force entre le stator et le boîtier. L'invention permet ainsi de réaliser un moteur électrique à stator segmenté qui, grâce à des organes de positionnement appropriés du stator, permet une fixation rapide et simple d'un ensemble de segments de stator dans un boîtier correspondant.

Le stator est de préférence enfoncé de force dans le boî- tier, ce qui se traduit par une fixation sûre et garantie du stator dans le boîtier. De façon préférentielle, le stator est bloqué dans le boîtier par de l'adhésif, ce qui correspond à un blocage simple et durable du stator dans le boîtier. Le boîtier est, de préférence, chauffé avant d'enfoncer le stator. L'invention permet ainsi d'introduire le stator dans le boî- tier pratiquement sans effort, ce qui évite le développement de copeaux au moment de l'enfoncement de force et en plus évite les particules de saleté dans le boîtier et/ou le stator sous la forme de copeaux d'acier et d'éclats.35 Dessins La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l'aide d'un moteur électrique et de son procédé de fabrication représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue de dessus d'un moteur électrique avec un stator et un boîtier, la figure 2 est une vue en perspective du moteur électrique de la figure 1, la figure 3 est une vue en perspective du boîtier de la figure 1 et de la figure 2, la figure 4 est une vue en perspective de deux segments de stator des figures 1 et 2 selon un mode de réalisation, la figure 5 est une vue à échelle agrandie d'une découpe prévue pour la figure 4, et la figure 6 est une vue en perspective d'un organe isolant d'un segment de stator des figures 1 et 2 selon un mode de réalisation. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre à titre d'exemple un moteur électrique 100 sous la forme d'un moteur à rotor intérieur comportant un rotor intérieur 110 porté par un arbre 120 et un stator extérieur 160 segmen- té installés à titre d'illustration, dans un boîtier 150. Selon ce mode de réalisation, le stator extérieur 160 segmenté comporte un ensemble 170 de segments de stator disposés suivant une forme annulaire. A titre d'exemple, on a douze segments de stator. Les douze segments de stator sont de préférence réalisés pour être assemblés suivant une forme an- nulaire et les segments de stator voisins dans la direction périphérique du stator extérieur 160 ou du boîtier 150 sont, de préférence reliés par une liaison par la forme ou sont fixés les uns aux autres, par exemple par une liaison à rainure et nervure 195, en particulier, les douze seg- ments de stator sont de préférence pratiquement identiques. C'est pourquoi, dans un but de la simplification et de la lisibilité du dessin, un seul segment de stator de l'ensemble 170 des segments de stator est muni de la référence 171, et qui, ainsi les représente tous ; ci-après on décrira le segment 171 de l'ensemble des segments ainsi représentés.

Selon un mode de réalisation, le stator extérieur 160 est bloqué axialement et solidairement en rotation dans le boîtier 150. Le rotor intérieur 110 est mobile dans le boîtier 150. Il faut remarquer que la présente invention n'est pas limitée à des stators extérieurs et des rotors intérieurs mais peut s'appliquer de façon analogue à des rotors extérieurs et par exemple des tubes paliers pour fixer les rotors intérieurs. C'est pourquoi le stator extérieur 160 sera appelé ci-après tout simplement stator 160. L'invention n'est pas limitée à des stators segmentés, mais peut s'appliquer de façon analogue à des stators ayant un noyau de stator en une seule partie. Il convient également de remarquer que les douze segments de stator 171 ne constituent qu'un exemple non limitatif de l'invention, le nombre de segments de stator étant quelconque. Le segment de stator 171 a, de préférence, un noyau de segment de stator 190, par exemple en un matériau à aimantation douce. Le noyau 190 peut se composer de plusieurs lamelles de tôles empilées de préférence fixées les unes aux autres par exemple soudées les unes aux autres et qui sont constituées par des tôles électriques embouties.

Le noyau 190 est muni d'au moins un et de préférence deux organes isolants 130 portant chacun un enroulement simple 181 associé à ce segment de stator 171 pour être branché avec les autres enroulements simples du stator 160 et former le bobinage 180 du moteur. Cet enroulement simple 181 est réalisé sur le segment de stator 171 par exemple par un bobinage volant ou un bobinage sur bobine et il est de préférence isolé électriquement par rapport au segment de stator 171 par l'organe isolant 130, de préférence en matière plastique. Toutefois, l'organe isolant 130 peut également être en tout autre matériau électro-isolant.

Selon un mode de réalisation, l'un des organes isolant 130 comporte au moins un organe de positionnement 140 tourné vers le boîtier 150. Celui-ci vient en saillie d'au moins un noyau de segment de stator 190, au moins par segment en direction du boîtier 150 pour réaliser une liaison par la force entre le stator 160 et le boîtier 150. Se- lon la présente invention, l'expression « venir en saillie » signifie que l'organe de positionnement 140 dépasse en direction du boîtier 150 par rapport à la périphérie du stator 160 constitué par les noyaux de segment de stator 190. La figure 2 montre le stator 160 de la figure 1 installé dans le boîtier 150. De façon analogue à la figure 1, dans un but de la simplification et de la clarté du dessin, la figure 2 montre uniquement l'un des segments de stator de l'ensemble 170 du stator 160 qui les représente tous et porte la référence 171. Selon un mode de réalisation, l'ensemble 170 de seg- ments de stator installés selon une répartition annulaire, est enfoncé de force au montage du stator 160 dans le boîtier 150 par exemple à l'aide d'un outil de presse de forme appropriée. Le stator 160 est fixé par l'organe de positionnement 140 prévu sur l'organe isolant 130, de préférence par un ajustage pressé dans le boîtier 150 pour réaliser une liai- son par la force entre le stator 160 et le boîtier 150. Pour simplifier l'engagement de force, l'ensemble 170 de segments de stator peut être tenu de manière complémentaire suivant la forme annulaire prédéfinie par un outil auxiliaire. De plus, au moins pour faciliter l'enfoncement de force, on chauffe le boîtier 150 avant d'enfoncer de force l'ensemble 170 composé des segments de stator, par exemple dans une position directement au-dessus ou en-dessous de l'ensemble 170. Cela peut se faire par exemple à l'aide d'une bobine d'induction. En chauffant le boîtier 150 avant d'enfoncer de force le stator 160, on réduit de manière considérable les tensions qui se seraient développées au moment de l'enfoncement et de plus pour éviter des particules de saleté, par exemple les copeaux d'acier et les éclats dans le boîtier 150 et/ ou n'arrivent dans le stator 160. Après être enfoncé dans le boîtier 150, le stator 160 est fixé dans le boîtier 150 de préférence par de l'adhésif et/ou par la fusion de l'organe de positionnement 140. On peut faire fondre l'organe de po- sitionnement 140 par exemple par un soudage aux ultrasons ou un soudage laser ou encore en chauffant le boîtier 150. Le collage se fait sur la paroi intérieure (225 à la figure 3) du boîtier 150 et/ou sur une surface de fond 220 du boîtier 150 adjacente, tournée vers l'ouverture de passage de l'arbre moteur 210.

Selon une variante de réalisation, les segments de stator 171 de l'ensemble 170 de segments de stator peuvent également être engagés un à un ou par groupe, dans le boîtier 150. Pour cela, le boîtier 150 comporte, de préférence, sur sa paroi intérieure (225 à la figure 3) pour chaque organe de positionnement 140, une nervure de guidage appropriée. De telles nervures de guidage permettent de guider les organes de positionnement 140 des différents segments de stator 171 dans le boîtier 150 et par exemple de les fixer à l'aide d'un adhésif entre la paroi intérieure (225 à la figure 3) du boîtier 150 et/ou la surface 220 du fond du boîtier 150. La figure 3 montre le boîtier 150 des figures 1 et 2 avec l'ouverture pour le passage de l'arbre moteur (210 de la figure 2) ; pour expliciter un segment de stator portant la références 171 pour s'appuyer contre la paroi intérieure 225 du boîtier 150, le segment de stator des figures 1 et 2 est tourné d'environ 90° dans le sens des ai- guilles d'une montre. Le boîtier 150 est de préférence réalisé sous la forme d'un boîtier de moteur de stator et/ou de boîtier polaire. A titre d'exemple, le boîtier 150 a un corps de base 260 en forme de gobelet ou de cloche avec une paroi annulaire 205 qui constitue la paroi intérieure 225. Une première extrémité axiale 250 de la paroi annulaire 205 correspond à la surface 220 du sol du corps de base 260 et la seconde extrémité axiale 251 à l'opposé de la première extrémité axiale 250 est munie d'une collerette périphérique 230. La surface 220 du fond est munie d'une extension annulaire ou tubulaire 215 comportant l'ouverture 210 pour le passage de l'arbre moteur. La collerette périphérique 230 a au moins un, et à titre d'exemple trois pattes de fixation 240 avec un orifice 241 pour fixer le boîtier 150 par exemple sur une machine mobile, une direction assistée, un actionneur d'essuie-glace ou un entraînement de bicyclette.

La figure 4 montre deux segments de stator portant la ré- férence 171 et faisant partie de l'ensemble 170 composé des segments de stator 171 des figures 1 et 2 ; ces segments sont reliés par une liaison par la forme, par une liaison à nervure/rainure 195 ou sont fixés les uns aux autres. A titre d'exemple, un segment de rainure 320 de la liaison rainure/nervure 195 est explicité sur le noyau de segment de stator 190 à gauche de la figure 4. Selon un mode de réalisation, chacun des noyaux de segment de stator 190, comme cela a été décrit ci-dessus à la figure 1, comporte de préférence deux organes isolants 130 ; de façon préféren- tielle, ces organes sont prévus à chaque extrémité axiale du noyau de segment de stator 190. De façon préférentielle, les organes isolants 130 sont emmanchés sur les extrémités axiales du noyau de segment de stator 190 pour qu'ils se touchent ou au moins le noyau de segment de stator 190 de l'organe isolant 130 soit appliqué contre un segment en forme de pontet (référence 599 à la figure 6). Ensuite on installe le bobinage sur l'organe isolant 130 avec l'enroulement simple 181 et ainsi on maintient réunis les noyaux de segment de stator 190. Pour guider précisément les extrémités 481 correspon- dantes des enroulements simples 181 et permettre leur liaison pour former le bobinage de moteur 180, chaque organe isolant 130 comporte de préférence un évidement 310. De préférence, dans la région de cet évidement 310 se trouve l'organe de positionnement 140 tourné vers le boîtier 150 ; mais l'organe de positionnement 140 pourrait également se trouver à n'importe quel autre endroit de l'organe isolant 130. La dispo- sition de l'organe de positionnement 140 sur le segment de stator 171 ou sur l'organe isolant 130 est explicitée par une vue à échelle agrandie du détail 400 à la figure 5. La figure 5 montre le détail 400 agrandi de la figure 4 pour expliciter au moins la venue en saillie de l'organe de positionne- ment 140 du corps isolant 130 des noyaux de segment de stator 190 en direction du boîtier 150 pour que l'organe de positionnement 140 constitue au moins par segment, une extension radiale du stator 160. De plus, à titre d'exemple, l'organe isolant 130 se situe, par une arête 530 venant en saillie, sur l'extrémité axiale 501 du noyau de segment de stator 190. De façon préférentielle, l'organe de positionnement 140 a, au moins par segment, une forme de coin dans la direction axiale du stator 160. Cette réalisation en forme de coin de l'organe de position- nement 140 est, par exemple, subdivisée en deux zones 141, 142 qui viennent en saillie au moins par segment par rapport au noyau de segment de stator 190 dans la direction radiale du stator 160. Au moins l'une des zones 141, 142 est réalisée de manière préférentielle en matière plastique fusible.

La figure 6 montre l'organe isolant 130 des figures 1, 2, 4, 5 réalisé en forme de U pour recevoir le noyau de segment de stator 190 des figures 1, 2, 4 et 5 en formant un logement intérieur 510 délimité par un segment 599 en forme de pont. Un logement extérieur 520 reçoit l'enroulement simple 181 des figures 1, 2, 4 et 5. De préférence, ce logement extérieur 520 comporte des encoches 521 pour facilité l'enroulement du bobinage simple sur le corps isolant 130. Le logement extérieur 520 a, de préférence, des parois qui le limitent et dont deux parois, à titre d'exemple (aux figures 1 et 2) la paroi tournée vers le boîtier 150, comportent deux logements portant les références 531, 532 sont reliés l'un à l'autre par une arête 530 ve- nant en saillie de l'organe isolant 130.20 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 100 Moteur électrique 120 Arbre moteur 130 Organe isolant 140 Organe de positionnement 150 Boîtier 160 Stator extérieur 170 Ensemble de segments de stator 171 Segment de stator 180 Bobinage du moteur 181 Enroulement simple 190 Noyau de segment de stator 195 Liaison par rainure et nervure 205 Paroi annulaire 210 Ouverture pour le passage de l'arbre moteur 220 Surface du fond 225 Paroi intérieure du boîtier 230 Collerette d'inversion 240 Segment de fixation 241 Orifice 250 Première extrémité axiale de la paroi annulaire 205 251 Seconde extrémité axiale de la paroi annulaire 205 260 Corps de base 320 Segment de rainure 400 Détail de la figure 4 représentée à échelle agrandie 520 Logement extérieur 530 Arête 531, 532 Références des parois limites 35

Claims

REVENDICATIONS1°) Moteur électrique (100) comportant un rotor (110) et un stator (160) installés dans un boîtier (150), le stator étant formé d'un ensemble (170) de segments de stator (171) installés suivant une disposition an- nulaire, au moins un segment de stator (171) comportant un noyau de segment de stator (190), associé, muni d'au moins un organe isolant (130) portant l'enroulement simple (181) associé à ce segment de stator (171), moteur électrique caractérisé en ce que l'organe isolant (130) comporte un organe de positionnement (140) tourné vers le boîtier (150), cet organe venant en saillie au moins par segment en direction du boîtier (150) à partir d'au moins un noyau de segment de stator (190) réalise une liaison par la force entre le stator (160) et le boîtier (150).
2°) Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison par la force entre le stator (160) et le boîtier (150) est un ajustage pressé.
3°) Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le stator (160) est bloqué dans le boîtier (150) par de l'adhésif.
4°) Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de positionnement (140) dépasse du noyau de segment de stator (160), radialement au moins par un segment.
5°) Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de positionnement (140) a au moins, pour un segment, une forme de coin dans la direction axiale du stator (160).356°) Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe isolant (130) comporte de la matière plastique. 7°) Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les segments de stator (171) de l'ensemble (170) sont disposés suivant un anneau et fixés les uns aux autres par une liaison par la forme. 8°) Organe isolant (130) pour un noyau de segment de stator (190), caractérisé en ce qu' il comporte au moins un organe de positionnement (140) pour venir en saillie radialement au moins par segment, par rapport à un noyau de segment de stator (190) relié au corps isolant (130). 9°) Procédé de réalisation d'un stator (160) de moteur électrique (100) comportant un ensemble (170) de segments de stator (171) assemblés suivant une forme annulaire et installés dans un boîtier (150) correspondant, au moins un segment de stator (171) comportant un noyau de segment de stator (190) correspondant, muni d'au moins un organe isolant (130) porte un enroulement simple (181) associé au segment de stator (171), procédé caractérisé en ce qu' on emmanche le stator (160) dans le boîtier (150), et au moins un organe de positionnement (140) d'au moins un organe iso- lant (130) et venant en saillie au moins par segment dans la direction du boîtier (150) à partir d'un noyau de segment de stator (190), réalise une liaison par la force entre le stator (160) et le boîtier (150). 10°) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le stator (160) est engagé de force dans le boîtier (150). 11°) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce quel'organe de positionnement (140) s'applique contre le boîtier (150). 12°) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le stator (160) est bloqué dans le boîtier (150) par l'adhésif. 13°) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu' on chauffe le boîtier (150) avant d'engager de force le stator (160). 15