Brevet FR2036866A1 — publié le 19701231

La présente invention concerne la constitution pour machines électriques et notamment la constitution des stators de machines électriques à courant alternatif. On sait que les opérations les plus laborieuses de la fabrication des machines électriques à courant alternatif sont celles d'isolation et de bobinage qui ne sont guère susceptibles d'être mécanisées et automatisées. Le bobinage des enroulements du stator demande un témps particulièrement énorme et il est à noter que le travail manuel ou peu mécanisé persiste jusqu'à l'heure présente pour une grande part dans ces opérations. On connatt des stators des machines électriques à courant alternatif à conception facilitant le procédé de fabrication des enroulements et abaissant la quantité de travail indispensable pour les opérations de bobinage. L'une de ces conceptions est celle d'un stator composé dans lequel la couronne intérieure est bobinée sur un gabarit constitué par une bande continue de tale dynamo à encoches découpées. On place ensuite l'enroulement dans ces encoches et on passe dessus une culasse fixant les dents de la couronne intérieure, suivant le principe de la queue d'aronde", puis on enlève le gabarit et on alèse la partie intérieure du stator pour obtenir le diamètre requis. La conception d'un autre stator composé repose sur un principe analogue. On empile -la couronne intérieure à couche dentée de ce stator sur un gabarit de forme conique. Une fois terminée la mise en place de l'enroulement dans des encoches et de la culasse extérieure, on déplace le gabarit dans le sens axial et, du fait que le gabarit est de forme conique, la couronne intérieure, enduite au préalable d'une substance adhésive, adhère intimement à la culasse. Les conceptions mentionnées des stators composés permettent de faciliter la pose de l'enroulement dans des encoches. Mais la main d'oeuvre requise par ce procédé s'abaisse d'une manière insignifiante. En outre, des difficultés supplémentaires surviennent lors de l'ajustage de la couronne intérieure du stator et de la culasse, la liberté de formation des têtes de bobines se trouve limitée, et l'absence des circuits court-circuités locaux dans le système magnétique des stators n'est pas garantie non plus. On connalt également d'autres conceptions des stators pour machines électriques, à savoir les conceptions des stators à bo binages imprimés plats portés sur la surface ferromagnétique de la culasse statorique; l'emploi des bobinages imprimés permet d'automatiser le procédé de fabrication du stator. Mais un stator plat à bobinage imprimé présente un inconvénient essentiel, à savoir la partie active de l'enroulement, créant la force magnétisante nécessaire, est disposée dans l'en- trefer ce qui fait accrottre l'espace non-magnétique équivalement et limite sensiblement l'utilisation du volume de la machine. C'est pourquoi les stators des machines électriques à courant alternatif à bobinages imprimés plats n'ont pas trouvé actuellement une utilisation pratique. Ainsi, en dépit de plusieurs tentatives, le problème de la diminution de la quantité de travail indispensable pour l'exécu- tion des travaux de bobinage, sans compromettre les caractéristi ques- principales des machines électriques, n'avait pas été résolu. L'invention en question a pour objet un stator de machine électrique à courant alternatif permettant d'assurer la possibilitb de fabrication des machines électriques pratiquement à toute forme d'alésage stator (cylindrique, plat, conique etc.) et à toute forme de répartition du champ magnétique dans l'entrefer. Le problème posé est résolu par le fait que dans le stator composé de machine électrique, conformément à l'invention, sur la culasse de stator est répartie une couche active formée par des paquets actifs de groupes de bobines, ces paquets étant constitués par des couches alternées de conducteurs de l'enroulement et d'd ments ferromagnétiques isolées lune par rapport à l'autre. L'invention est expliquée dans la suite au moyen d'exemples de réalisation et due dessins sur lesquels la figure 1 représente la vue d'ensemble d'un stator cylindrique, conformément à 1 'invention; la figure 2 représente un groupe de bobines de la couche active répartiedtun stator cylindrique, conformément à l'invention; la figure 3 représente la variante de la fixation des paquets du groupe de bobines à la culasse du stator cylindrique au moyen de dents fixatrices, conformément à l'invention; la figure 4 représente la vue en coupe transversale du paquet actif du-groupe de bobines, conformément à l'invention; la figure 5 représente la vue d'ensemble d'un stator plat, conformément à l'invention;; la figure 6 représente la variante de fixation des paquets actifs à la culasse d'un stator plat au moyen de bagues (ou segments de bague). La figure 1 illustre une forme de réalisation d'un stator cylindrique à couche active répartie. Un tel stator se compose d'une culasse cylindrique 1 et des groupes de bobines 2 dont les paquets actifs 3 forment la couche active répartie du stator. Les conducteurs des têtes de bobines 4 (figure 2) des groupes de bobines 2 sont cintrés suivant un arc et sont revêtus d'un isolant 5. Les paquets 3 peuvent autre fixés sur la culasse 1 de différentes manières, à savoir au moyen de dents fixatrices 6 (figure 3) e-- pêchant le déplacement des paquets 3 suivant le périmètre de la culasse 1, et au moyen d'un Joint de colle 7 prévenant la possibilité de déplacement de ces paquets 3 dans le sens axial. On peut aussi réaliser la fixation de la couche répartie par coulage en monolithe des têtes 4 de groupes de bobines. Les paquetS 3 formant la couche active répartie 3 sur le stator, conformément aux figures 2 et 4, se présentent sous la forme d'un empilage de conducteurs 8 de l'enroulement réalisé par exemple imprimé, ou en alLnquant, ou en cuivre de bobinage, s'alternant avec des éléments ferromagnétiques 9, par exemple en tôle d'acier. Les couches de conducteurs 8 et les éléments ferromagnétiques 9 sont isolés entre eux par l'isolation 10 et Il (par exemple, l'isolation souple, feuilles d'isolation, film ou oxyde isolant) et sont collés l'une à l'autre. L'espace entre les extrémités des éléments ferromagnétiques 9, saillant des couches de conducteurs 8 est rempli de compound 12. Le montage définitif du stator terminé, il faut procéder à son enrobage dans le compound suivi d'un frittage, afin d'obtenir la rigidité suffisante de la construction du stator. Pour assurer le profil nécessaire et les valeurs requises des côtés et de l'uniformité de I'entrefer, une fois le montage et le compoundage terminés, la surface intérieure du stator subit un usinage. te court-circuit entre les extrémités des éléments ferromagnéti- ques 9, susceptible d'apparattre au cours de cet usinage, est pratiquement évité grâce à la couche de compound 12 (figure 4). La figure 5 illustre une forme de réalisation d'un sta tor-plat d'une machine électrique à courant alternatif. Un tel stator se compose d'une culasse 13 en bande d'acier roulée et de groupes de bobines 14 dont les paquets actifs -15-disposés sur la culasse forment la couche active répartie du stator. La constitution du paquet 15 est identique à celle d'un stator cylindrique, décrit ci-dessus. Les têtes i6 ne comportent pas d'éléments ferromagnétiques, elles sont cintrées (par exemple, suivant un arc de cercle) et sont revêtues d'un -isolant. les paquets 15 sont montés sur la culasse 13 dans le sens radial. La figure 6 représente l'une des variantes possibles de la fixation du paquet 15 sur la culasse 13. Le paquet 15 est disposé sur la culasse 13, qui est positionnée à l'aide d'une rainure pratiquée dans la bobine 17 du stator, et est fixé au moyen d'une bague 18 ou d'un segment de bague, ainsi qu'au moyen de vis 19 et d'une queue d'aronde 20. Les groupes de bobines 14 du stator plat sont réalisés de façon analogue aux groupes de bobines 2 d'un stator cylindrique et diffèrent par la forme des têtes 5 et 16, et dans la version d'exécution considérée (figure 5), par la forme des paquets actifs 15 qui sont courbés suivant la développante dans le plan de l'entrefer afin d'augmenter l'uniformité de ce dernier. Pour assurer la régularité de' l'entrefer des stators plats à couche active répartie, sur tout en cas (d'une grande longueur de la partie active du stator), les paquets actifs 15 (figure 5) peuvent être réalisés à éléments ferromagnétiques 9 en coins (figure 4), on peut aussi, dans ce cas, employer les groupes de bobines à paquets ) rectilignes, (figure 2) et sous forme de coins magnétiques empilés remplissant les creux en coin existant dans la couche entre les paquets rectangulaires. Les opérations suivantes relatives au montage et à l'usinage du stator plat sont identiques aux opérations de fabrication du stator cylindrique décrit ci-dessus. La réalisation proposée du stator avec une couche active répartie peut etre utilisée dans les machines électriques synchrones, asynchrones et pas à pas, ainsi que dans de différentes machines électriques spéciales. Ainsi, la présente invention permet la fabrication séparée de la culasse du stator et de la couche active répartie d'enroulement, il est à noter que l'avantage principal de l'in- vention réside dans le fait que la réalisation en question n'implique pas la pose de l'enroulement dans des encoches ce qui permet de réduire la main d'oeuvre nécessaire pour la fabrication du stator entier. En outre, la réalisation du stator, suivant la présente invention, permet d'utiliser des procédés modernes de fabrication des enroulements (imprimés) et d'automatiser les travaux de bobinage. Il est à noter que l'introduction des éléments ferromagnétiques dans la partie active de l'enroulement réparti fait accroftre la perméance de la partie active et élimine partiellement les inconvénients ci dessus mentionnés lors de la description des réalisations existantes des stators à bobinages imprimés. Au point de arae constitution > le stator proposé par la présente invention est plus simple que les stators existants car sa fabrication ne nécessite pas de découpage complexe des tôles statoriques. En outre, la présente invention permet de fabriquer des machines électriques pratiquement à un nombre quelconque de phases et de pâles, (ainsi que d'améliorer les caractéristiques des machines électriques à courant alternatif grâce à l'accroissement de la perméance de la partie active de l'enroulement répartie, et d'éliminer presque totalement la pulsation du champ magnétique dans l'entrefer due aux harmoniques crénelés dans les machines électriques classiques. Il est à noter qu'on peut également utiliser le principe de la présente invention en cas de fabrication des rotors des machines électriques à courant alternatif pratiquement à toute forme d'alésage du stator. En outre, la réalisation proposée du stator à couche active répartie permet d'assurera grâce à la diversité constructive de la disposition en espace des conducteurs de l'enroulement et des éléments ferromagnétiques, la diversité respective de formes de la répartition du champ magnétique dans l'entrefer selon l'alimentation correspondante des conducteurs de l'enroulement. REVENDICATION Stator des machines électriaues composé caractérisé en ce que sur la culasse du stator est disposée une couche active répartie formée par des paquets actifs des groupes de bobines, lesdits paquets étant constitues des ouches alternés de conducteurs d'enroulement et d'éléments ferromagnétiques isolée l'une par rapport à l'autre.