Brevet FR2257168A1 — publié le 19750801

La présente invention concerne le domaine de la construction des machines électriques et notamment les stators de machines électriques à enroulements imprimés, de préfêrènce a plusieurs couches. On connait des stators de machines électriques d'un type similaire actuellement utilisées dans les systèmes de régulation automatique et de commande de différents dispositifs d'entrainement y compris d'appareils usuels. Dans les machines électriques à enroulements imprimés connues1 le circuit magnétique est réalisé pressé sous forme de tore en matériau ferromagnétique. Sur une partie du circuit magnétique, on entaille des rainures, parexemple par l'éîectro-érosion, dans lesquelles on pose un enroulement imprimé au ras de la surface du circuit magnétique. On connait un stator de machine électrique a entrefer axial qui comporte plusieurs blocs formés de feuilles, disposes à une distance déterminée l'un de l'autre autour d'un axe central. Chaque bloc comprend un empilage central de feuilles en matériau magnétique orienté qui sont reliées par des empilages latéraux de feuilles ne présentant pas d'orientation magnétique Les bobines du stator, fabriquées à l'avance et formant l'enroulement de répartition, sont montées entre les blocs. Tous les blocs et l'enroulement sont réunis en une seule pièce par une ma tière plastique visqueuse. Dans un stator connu de machine électrique a courant alternatif, la zone active du stator est formée par une série d'empilages assemblés de conducteurs de l'enroulement alternés avec des éléments en feuilles ferromagnétiques, séparés par une couche isolante. Les empilages sont fixés dans la culasse du stator a l'aide de dents de fixation et après assemblage sont connectés en compound. Les conceptions connues de-stators de machines électriques a courant alternatif sont d'une fabrication compliquée et engendrant des difficultés d'organisation en vue de leur fabrication automatique et de la création d'une série de machines du même type mais présentant des paramètres différents. De plus, on n'a pas supprimé, dans les conceptions connues de stators de machines électriques, le risque de détérioration de l'isolation entre les couches pendant la fabrication et le montage de la zone active du stator ce qui conduit à la diminution de leur fiabilité de fonctionnement. Le but de l'invention consiste à supprimer les inconvénients précités. On se propose de mettre au point un stator de machine électrique à enroulements imprimésà plusieurs couches qui serait simple à fabriquer et d'une utilisation fiable. Pour résoudre le problème posé, il est nécessaire d'assurer la disposition d'un grand nombre de couches d'enroulements séparées par une isolation fiable. Du point de vue de la fabrication industrielle, il est important que le procédé de fa brication a d'un tel stator soit automatisé. Conformément à l'invention, le problème posé est résolu en ce que dans le stator de la machine électrique la zone active du stator est réalisée sous forme de blocs d'un seul type, dont chacun comporte un secteur denté et des conducteurs imprimés reliés à celui-ci mécaniquement. I1 est avantageux de réaliser dans chaque bloc un secteur denté sous forme d'une dent distincte en matériau ferromagnétique et de disposer les conducteurs imprimés sur les surfaces latérales de ladite dent. I1 est avantageux du point de vue de la technologie de fabrication de réaliser chaque bloc sous forme d'un disque en une seule pièce qui comprendrait-également une portion dentée suivant la hauteur et des conducteurs imprimés reliés mécaniquement à celle-ci. On a obtenu des résultats inattendus au cours des sais de machines électriques dont les stators sont assemblés à partir de blocs distincts dont chacun porte un secteur denté et des conducteurs imprimés reliés mécaniquement à celui-ci. Grâce à la conception adoptée de la zone active du stator, on assure le refroidissement intensif et régulier de toutes les couches de- l'enroulement ce qui pérmet d'augmenter notablement la densité de courant dans les conducteurs imprimés sans diminuer les exigences de fiabilité d'exploitation. L'utilisation de l'invention proposée permet d'élargir notablement le domaine d'application des machines électriques à enroulements imprimés. Chacun des blocs, qui constituent la zone active du stator, peut avoir une fonction déterminée et conférer en commun avec les autres blocs une propriété requise à la machine électrique, par exemple une loi prescrite de répartition de l'induction magnétique dans l'entrefer. La conception de stator proposée permet de créer, en partant de blocs standard, des séries des machines de même type mais présentant des paramètres différents, d'automatiser les opérations de fabrication de ces machines et, par conséquent d'augmenter sensiblement le rendement de la production des machines électriques a enroulements imprimés. En outre, l'application de l'invention permet d'augmenter la fiabilité de fonctionnement des machines électriques à enroulements imprimés à plusieurs couches car la conception proposée supprime pratiquement les court-circuits entre couches. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples et sur lesquels la Fig. 1 représente le schéma d'un stator de type frontal dont la zone active est omsvtltuSe par des blocs d'un même type sous forme des dents ;; la Fig. 2 est une vue en perspective d'un bloc réalisé sous forme d'une dent distincte et sur les surfaces latérales duquel sont disposés les conducteurs imprimés la Fig. 3 est une vue schématique en perspective d'un stator de type cylindrique, dont la zone active est constituée par des blocs de même type réalisés sous forme de dents la Fig. 4 est une vue schématique en perspective d'un stator du type linéaire, dont la zone active est constituée par des blocs du même type réalisés sous forme de dents la Fig. 5 est une vue schématique d'un stator du type frontal, dont la zone active est constituée par les blocs de même type réalisés sous forme de disques; ; la Fig. 6 est une vue partielle à plus grande échelle de la Fig. 5, de la zone-active du stator la Fig. 7 représente un bloc réalisé sous forme de disque, l'espace entre les conducteurs dans les parties actives de l'enroulement étant rempli de diélectrique magnétique : la Fig. 8 représente un bloc sous -forme du disque, l'espace entre les conducteurs dans les parties actives et d'extrémité de 1' enroulement étant rempli de diélectrique. Le stator du type frontal de la machine électrique équipée d'enroulements imprimés plusieurs couches, représenté à la Fig. 1 comporte une culasse ferromagnétique I réalisée sous forme d'un tore et sur lequel sont fixées, par des procédés mécaniques connus par exemple à- l'aide d'une matière collante 2, les blocs 3 formant la zone active du stator. Les blocs 3 sont fixés à une distance l'un de l'autre qui assure l'isolement des conducteurs imprimés 4. Les barres de sortie 5 des blocs 3 sont brasées dans les orifices métallisés 6 de la culasse ferromagnétique I et reliés entre eux du cté extérieur de la culasse ferromagnétique I par les conducteurs imprimés 7. Les conducteurs de sortie 8 sont brasés dans des orifices métallisés 6 correspondants de la culasse ferromagnétique I. Chacun des blocs 3 (Fig. 2) comprend une partie dentée réalisée sous forme de dent 9 et des conducteurs imprimés 4 disposés sur ses faces latérales 10 et reliés mécaniquement avec elle. Dans le cas où la dent 9 est réalisée à partir d'un diélectrique magnétique possédant de hautes propriétés diélectriques il n'est pas nécessaire de poser d'isolement supplémentaire. Les conducteurs imprimés 4, 7 peuvent être réalisés au moyen de procédés connus utilisés habituellement pour la fa bricationde circuits imprimés, par exemple à l'aide d'un procéde électrique. Les raccordements d'extrémité des conducteurs imprimés 4 sont réalisés, par exemple sous forme de canaux métallisés II. Les canaux métallisés II sont disposés aux bords des faces latérales 10 de la dent 9 en vue d'obtenir une meilleure utilisation de son volume. Les barres de sortie 5 sont disposées dans le corps de la dent 9 et amenées à l'extrémité du bloc 3 opposée à l'entrefer de travail. Les conducteurs imprimés 4 reliés entre eux par les canaux métallisés II et les conducteurs imprimés 7 forment.l'en- roulement imprimé d plusieurs couches du stator. Le stator de la machine électrique constitué par les blocs 3 du même type peut être réalisé en version frontale, cylindrique ou linéaire (Fig. 3, 4). Le stator du type cylindrique (Fig. 3) comporte une culasse ferromagnétique réalisée sous forme-de cylindre et à laquelle sont fixés à l'aide d'une matière collante 2, des blocs 3' sous forme de secteurs formant la zone active du stator. Les barres de sortie 5 des blocs 3' sont brasées dans des canaux métallisés 6 d'une plaque isolante 12. Le stator du type linéaire (Fig. 4) comporte une culasse ferromagnétique In réalisée sous forme d'un parallélépi pède rectangle auguel sont fixés par une matière collante 2 des blocs 3", réalisés sous forme de parallélépipèdes rectangles formant la zone active du stator. L'une des versions possibles du stator de type frontal (Fig. 5 et 6) comporte une culasse ferromagnétique 13 de forme toroïdale, une zone active constituée par des blocs 14, réalisés sous forme de disques reliés entre eux par pression et fixés a la culasse ferromagnétique 13 par une matière collante 15. La connexion des sorties des enroulements une couche des blocs distincts 14 en forme de disques peut être effectuée par exemple par un brasage 16. Dans la zone active du stator, les parties dentées en diélectrique magnétique 17 disposées l'une au-dessus de l'autre forment les dents tandis que les conducteurs imprimés 18 forment ltenroulement imprimé a plusieurs couches avec un espacement 19 entre les couches. Chaque bloc (Fig. 7 et 8) de la zone active du stator peut être réalisée sous forme de disque avec une alternance magnétique 17. Les conducteurs imprimés 18 de chaque bloc 14 sont connectés aux parties frontales 20 et forment l'enroulement à une couche. On forme les parties dentées en remplissant l'espacement entre les conducteurs imprimés 18 avec un diélectrique. En vue dkaugmenter la résistance mécanique du bloc (Fig 8), il est possible de remplir de diélectrique magnétique l'espacement entre les conducteurs imprimés dans parties frontales 20. Le diélectrique magnétique présentant une adhérence élevée aux surfaces laté- rales des conducteurs imprimés 18, 20, il permet d'obtenir un bloc mololithique-(Fig. 7, 8). REVENDICATIONS 1. Stator de machine électrique équipée d'un enroulement imprimé, de préférence à plusieurs couches sur une culasse ferromagnétique, la zone active du stator comportant une portion dentée à conducteurs imprimés, caractérisé en ce que la zone active du stator est constituée par une série de blocs de même type, dont chacun comprend une partie de la portion dentée et des conducteurs imprimés qui lui sont reliés mécaniquement. 2. Stator de machine électrique, suivant la revendication l, caractérisé en ce que dans chaque bloc une partie de la région dentée est réalisée sous forme de dent distincte en matériau ferromagnétique, sur les faces latérales de laquelle sont disposés les conducteurs imprimés. 3. Stator de machine électrique, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bloc est réalisé sous forme de disque monolithique et comprend une partie de la portion dentée suivant la hauteur et des conducteurs imprimés qui lui sont réliés mécaniquement.