Brevet FR2331185A1 — publié le 19770603

L'invention concerne une machine électrique sans balais, notamment un genérateur de courant alternatif sans balais pour véhicules automobiles, comportant un stator portant un enroulement de stator, un système d'excitation contenant un enroulement excitateur maintenu sur le stator, et une disposition de pôles à griffes rotatifs entre le stator et le système excitateur, les griffes dépassant dans l'espace en forme d'enveloppe cylindrique qui est entre ltenroulement excitateur et le stator, dans le sens axial, des deux côtés au-delà de l'enroulement excitateur. On a essayé déjà, depuis plus d'une décennie, de construire des machines électriques synchrones sans balais, dans lesquelles l'enroulement excitateur soit fixé pres du centre de la machine, au milieu du stator et qui présentent des pôles à griffes raccourcis. Dans ces machines, le raccourcissement des pôles à griffes est nécessaire, en raison de ce que ltenroulement excitateur est fixé sur le stator, par exemple au moyen d'une lamelle centrale et que l'alimentation en puissance d'excitation doit se faire par des conducteurs qui sont montés sur cette lamelle centrale.A titre drexplication, on fera remarquer que, dans les générateurs à pales à griffes courants aujourd'hui, itenroulement excitateur est contenu dans un rotor dont les griffes s'engagent alternativement les unes dans les autres et dans lequel la puissance d'excitation est fournie par des balais. Les enroulements précédents, mentionnes plus haut, de machines synchrones sans balais à pôles à griffes raccourcis, n'ont pas pu se développer, entre autres, parce que la fixation de ltenrou- lement excitateur ne pouvait satisfaire aux exigences des véhicules modernes. La machine électrique suivant l'invention, qui est caracterisée en ce que l'enroulement excitateur est entouré d'un boiter, et que le boîtier est maintenu sur le stator au moyen' d'une première bague, a, en revanche, l'avantage, en particulier sous la forme de générateur de courant alternatif sans balais pour véhicules automobiles, aussi bien de supporter toutes les contraintes qui apparaissent dans une marche souvent dure que de pouvoir etre fabriquée en grande série sans variation appréciable des tolérances. Grâce aux caractéristiques indiquées dans les revendications, on peut apporter à la machine possédant les caractères indiqués ci-dessus des perfectionnements et amôliorations avantageux. Dans certains exemples de réalisation, il est particuliè rement avantageux d'utiliser des stators dont on dispose déjà en grandes serines. Dans d'autres exemples de réalisation on peut fixer le système excitateur sur le stator av c une seuLe pièce supplémentaire. Des exemples de réalisaiion .particuliereaent. intéressants sont ceux qui sont le résultat d'un perfectionnement recherché d'une machine. sans talais établie suivant Bes données de la revendication principale. L'invention -sera- mieux comprise en regard dela.de.scrîpti.on ci-après et des dessins annexés, représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - les figures la et lb représentent un premier exemple de réalisation d'une machine électrique sans balais suivant l'invention, la figure la illustrant un stator d'une façon plus détaillée - les figures 2a et 2b illustrent le cours du montage du carter dans le stator - les figures 3a et 3b montrent un premier exemple de réalisation de la machine suivant l'invention - les figures 4a, 4b, 4c, 4d montrent un second exemple de réalisation avec une variante - les figures 5a, 5b, 5c représentent un troisième exemple de réalisation de la machine suivant l'invention - les figures 6a à 6f représentent une modification de l'exemple de la figure 5 - les figures 7a, 7b, 7c illustrent une variante intéressante des détails 6e, 6f de la modification de la figure 6 - les figures 8a à 8d représentent un autre exemple de réalisation de l'invention - les figures 9a et 9b représentent'des modifications de détail de la figure 8 - les figures lOa et 10b illustrent un exemple de réalisation où est prévue une lamelle centrale spéciale ; - les figures ila, lit, llc représentent un exemple de réalisation analogue à celui de la figure 10. La figure 1 montre un exemple de réalisation d'une machine électrique sans balais, la figure la montre un stator il qui contient les lamelles de stator 12 et l'enroulement de stator 13. Des conducteurs d'alimentation nécessaires dans un générateur de courant alternatif, un seul conducteur 15 est illustré dans la figure la. En outre1 on voit dans cette figure la un boîtier 16 sur lequel est fixée une première bague 17. Le bottier 16 présente des trous d'aération 18. Ce boîtier 16 reçoit un enroulement excitateur mentionné plus loin. Dans le stator ll, il est prévu, entre les lamelles de stator 12, une seconde bague 19, dont le diamètre intérieur est un peu plus grand que le diamètre intérieur, mesuré sur la circonférence des dents du stator, des lamelles 12 du stator. I1 y a avantage à ce que la première bague 17 possède des barrettes 21. Ces barrettes pénètrent dans la gorge qui est formée par la différence des diamètres de la seconde bague 19 et des lamelles 12 du stator. On voit, en figure 2, le cours du montage du bottier 16 à l'intérieur du stator 11. On voit que la première bague 17 avec ses barrettes 21 ne s'retend d'abord pas sur un plan radial mais, qu'au contraire, elle est courbée en forme de cuvette. Grâce à cette forme de cuvette qui est donnée, on peut pousser le boîtier 16 avec la première bague 17 dans l'espace libre qui est à l'intérieur du stator 11. Au moyen d'outils appropriés, on remet à plat la première bague 17 avec ses barrettes et, par suite, la redresse, les barrettes 21 se poussant au cours de cette opération dans la gorge mentionnée contre la seconde bague 19. Grâce à ces dispositions, on assure une liaison mécanique stable entre le boîtier 16 et le stator 11. La figure 3 montre une coupe transversale d'un premier exemple de réalisation de la machine suivant l'invention. On peut ici maintenant reconnaître l'enroulement excitateur 22 avec ses conducteurs 23 d'alimentation. Les conducteurs d'alimentation 23 seront avantageusement logés dans une gorge 24 de la première bague 17 que l'on peut voir en figure 1 et dans une gorge 25 correspondante du stator 11. La figure 4 montre un second exemple de réalisation de la machine électrique sans balais suivant l'invention, avec une variante. Comme dans l'exemple de réalisation de la figure 1, on fixe la première bague 17 sur un boîtier 16. On prévoit ici une troisième bague 26, qui sert de support à la première bague 17. La troisième bague 26 présente des pattes 27, et on peut voir, en outre, des trous 28 pour fixer la première bague 17. Les pattes 27 sont pourvues soit d'appendices 29 (figure 4a), soit de tenons 31 (figure 4b). La troisième bague 26 est fixée sur le stator, soit qu'on la soude à ce stator, ce à quoi sont destinés les appendices 29, soit qu'on la colle sur ce stator 11. Les tenons 31 sont prévus pour mieux maintenir la troisième bague 26 sur le stator 11 pendant l'opération de collage : quand on a amené la troisième bague 26 à l'emplacement prévu à l'intérieur de 11 espace creux du stator 11, on écrase à plat les tenons et mate ainsi la troisième bague sur le stator 11. La figure 5 représente un autre exemple de réalisation. Au moins une des lamelles de stator 12, et de préférence deux de ces lamelles prdsentent une dent de stator raccourcie. Dans ltespace creux qui est formé par les deux dents 33 de stator adjacentes non raccourcies, l'enroulement 14 du stator et la dent 32 raccourcie du stator (ou les dents raccourcies), pénètre une plaquette 34. La plaquette 34 porte, de préférence, un tenon 35 et le trou de fixation 28 déjà mentionné (figure 5c). Lors du montage de la machine suivant l'invention, on pousse les plaquettes 34 dans les évidements prévus à cet effet du stator 11, et on fixe ensuite le boltier 16 avec la première bague 17 sur les plaquettes 34. Dans l'exemple de réalisation de la figure 6, on a prévu une quatrième bague 36, qui est fixée sur le stator 11 à l'aide de chevilles 37. Les chevilles 37 sont enfoncées, à partir de l'axe du générateur, en passant dans des évidements afférents 38 de la quatrième bague 36, dans des évidements correspondants 39 pratiqués dans les lamelles 12 du stator. Les figures 6e et 6f montrent comment les chevilles 37 peuvent aussi être enfoncées dans la quatrième bague 36 à partir de la circonférence du générateur. Pour le reste, les bagues 17, 39, 26 ou 36 peuvent être pourvues d'évidements 41 pour faciliter leur déformation. De tels évidements 41 sont déjà indiqués en figure lb. On doit ici aussi attirer l'attention sur ce que la première bague 17 peut naturellement aussi être faite d'une seule pièce avec le boîtier 16, par exemple par une opération d'emboutissage. Les bagues 17, 19, 26 ou 36, de même que les lamelles centrales, dont on parlera encore plus loin, peuvent être, par exemple, estampées à partir d'une bande de matière que l'on replie ensuite et, finalement, soude. La figure 7 illustre une variante intéressante de l'exemple de réalisation des figures 6e, 6f. Une lamelle centrale 42 en matière aimantable présente des pattes 43. Ces pattes 43 sont reliées par des barrettes de liaison 44 avec les autres parties de la lamelle centrale 42. Sur le côté des barrettes de liaison 44 qui est à l'opposé des pattes 43 sont prévues des dents 45. Au cours de la fabrication de la machine électrique, on assemble d'abord le stator 11, y compris les lamelles centrales -42. On introduit ensuite l'enroulement 14 du stator. Après avoir monté l'enroulement du stator, on pousse les dents 45 dans la direction de l'intérieur du stator. De ce fait, les paLtes 43 ressortent sur la circoAférence intérieure du stator, entre les dents 33 de ce stator. On fixe la première bague 17 du bottier 16 sur les pattes 43 ainsi ressorties. On voit, en figure 8, un autre exemple de réalisation. Le bottier 16 ainsi que la première bague 17 sont faits d'une seule pièce, par exemple par une opération d'emboutissage. Le bottier 16 présente des appendices 46 en forme de pattes que l'on replie, quand l'enroulement excitateur 22 a été amené dans le boîtier 16, ce qui maintient cet enroulement 22 dans le bottier 16. En outre, le boîtier 16, dans cet exemple de réalisation, présente des trous d'aération 47 suivant la figure 8, l'air frais pouvant se répandre par ces trous. La première bague 17 est réalisée en formant convenablement la matière. Cette première bague 17 est pourvue de barrettes 48. Ces barrettes 48 présentent, dans exemple de réalisation de la figure 8, des appendices 49. Sur une rangée de lamelles 12 du stator, les dents 51 sont raccourcies de l'épaisseur de la tôle dont sont faites les barrettes 48.Les appendices 49 des barrettes 48 sont recourbés dans la direction de l'axe du générateur. Dans les évidements qui sont formés par le raccourcissement des dents 51, on introduit les appendices recourbés 49 des barrettes 48. L'exemple de réalisation des figures 8a, 8c et 8d peut aussi être modifié en ce sens que toutes les dents 51 qui sont associées aux barrettes 48 correspondantes sont raccourcies. Il n'y a toutefois pas lieu de raccourcir toute la surface des dents du stator, mais bien plutôt, on peut prévoir simplement une gorge 52 dans les dents 53 du stator intéressées. Les barrettes 48 présentent alors des appendices 54 que l'on rend plus étroits en correspondance. La figure 10 illustre un exemple de réalisation dans lequel on a prévu une lamelle centrale 54 spéciale. De même que dans exemple de réalisation suivant la figure 6, l'exemple de réalisation de la figure 10 présente des dents raccourcies. La première bague 17, qui est à nouveau pourvue de trous d'aération 47, et qui peut être établie d'une seule pièce avec le boîtier 16, présente des barrettes 56. Ces barrettes sont d'abord inclinées en forme de cuvettes, de même qu'on l'a déjà représenté dans la figure 2. Au cours du montage de la machine électrique suivant l'invention, on redresse les barrettes 56 et les mate contre les lamelles centrales 54. La figure lOb montre comment le boitier 16 peut être établi en deux parties. La première bague 17 sera alors avantageusement faite de deux parties 17a et 17b, que lton serre ensemble quand on les redresse et que l'on a avantage à souder. La figure 11 montre un exemple de réalisation analogue, le bolier 16 est ici toutefois fait d'une seule pièce. Les autres caractéristiques et opérations du cours de la fabrication sont analogues å celles de l'exemple de réalisation de la figure 10. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Machine électrique sans balais, notamment un oéné- rateur de courant alternatif sans balais pour véhicules automobiles, comportant un stator portant un enroulement de stator, un système d' excitation contenant un enroulement excitateur maintenu sur le stator, et une disposition de pôles à griffes rotatifs entre le stator et le système excitateur, les griffes dépassant dans l'espace en forme d'enveloppe cylindrique qui est entre l'enroulement excitateur et le stator, dans le sens axial, des deux côtés au-delà de l'enroulement excitateur, machine caractérisée en ce que l'enroulement excitateur (22) est entouré d'un bottier (16), et que le bottier (16) est maintenu sur le stator (11) au moyen d'une première bague (17). 20) Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la première bague (17) est fixée sur un bottier (16), que lton dispose sur le stator (11), entre les lamelles (12) du stator, une seconde bague (19), et que la fixation du bottier (16) sur le stator (11) est assurée en matant le bottier (16) avec la première bague (17) sur la seconde bague (19). 30) Machine suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la première bague (17) porte des barrettes (21) et que ces barrettes (21) sont matées sur la seconde bague (19). 40) Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la première bague (17) est fixée sur le bottier (lé), en ce que l'on prévoit une troisième bague (26) qui est fixée intérieurement sur les lamelles (12) du stator, et que la fixation du boîtier (16) sur le stator (11) est assurée en fixant la première bague (17) sur la troisième bague (26). 50) Machine suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la troisième bague (26) présente des barrettes (27) et que la fixation de cette troisième bague sur le stator (11) est assurée en soudant bord à bord les barrettes (27) sur le stator (11). 60) Machine suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la troisième bague (26) présente des barrettes (27) portant des tenons (31) et que la fixation de la troisième bague (26) sur le stator (11) est assurée en collant les barrettes (27) sur le stator (11) et en écrasant les tenons (31). 70) Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la première bague (17) est fixée sur le boîtier (16), qu'au moins une lamelle (12) du stator présente une dent (32) raccourcie, que l'on prévoit des plaquettes (35) qui pénètrent dans l'espace formé entre les lamelles (12) du stator dont les dents ne sont pas raccourcies et les lamelles (12) du stator dont les dents sont raccourcies, et que la fixation du boitier (16) sur le stator (11) est assurée en fixant la première bague (17) sur les plaquettes (35). 80) Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la première bague (17) est fixée sur le boîtier (16), que l'on prévoit une quatrième bague, que cette quatrième bague (36) est fixée sur le stator (11) à l'aide de chevilles (37), et que la fixation du boîtier (16) sur le stator (11) est assurée en fixant la première bague (17) sur les plaquettes (35). 90) Machine suivant la revendication 8, caractérisée en ce que les chevilles (37) sont enfoncées dans le sens qui va de l'axe du générateur à la circonférence de ce générateur. 100) Machine suivant la revendication 8, caractérisée en ce que les chevilles (37) sont enfoncées dans la direction qui va de la circonférence à l'axe du générateur. 110) Machine suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que la fonction de la quatrième bague (36) est reprise par la première bague (17). 120) Machine suivant l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisée en ce que les bagues (17, 19, 26, 36) sont fabriquées à partir d'une bande de matière et sont ensuite soudées. 130) Machine suivant l'une quelconque des revendications 2 à 12, caractérisée en ce que la première bague (17) est rivée avec les autres organes de fixation (19, 26, 36). 140) Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que la première bague (17) et le boîtier (16) sont faits d'une seule pièce. 150) Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la première bague (17) et au moins une partie du boîtier (16) ne forment qu'une seule pièce, que la première bague (17) présente des baguettes (48) avec des appendices (49), que, sur au moins une lamelle (12) du stator, un nombre de dents (51) correspondant au nombre de barrettes (48) est raccourci, et que les barrettes (48) sont introduites dans les évidements formés par le raccourcissement des dents. 160) Machine suivant la revendication 15, caractérisée en ce que le raccourcissement des dents (53) est prévu sous la forme d'une gorge longitudinale (52) s'étendant le long de l'axe du générateur. 170) Machine suivant l'une des revendications 15 ou 16, caractérisée en ce que le raccourcissement des dents (51, 53) est prévu sur au moins une rangée de lamelles (12) du stator successives. 180) Machine suivant l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisée en ce que les barrettes (48) portent des appendices (49, 54) et que ces appendices (49, 54) sont recourbés dans la direction de l'axe du générateur et sont introduits dans les évidements (52). 190) Machine suivant l'une des revendications 15 et 16, caractérisée en ce que le raccourcissement des dents (51, 53, 54) est prévu seulement sur une seule lamelle du stator établie sous la forme de lamelle centrale (54). 200) Machine suivant la revendication 19, caractérisée en ce que la fixation du boîtier (16) sur le stator (11) est assurée en matant la première bague (17) sur la lamelle centrale (54). 210) Machine suivant ltune des revendications 19 et 20, caractérisée en ce que le boîtier (16) est en deux parties, et que l'on prévoit deux premières bagues (17a, 17b). 220) Machine suivant l'une quelconque des revendications 1, 4 et 12 à 14, caractérisée en ce que l'on prévoit une lamelle centrale (42) portant des pattes (43) et que la première bague (17) est fixée sur les pattes (43). 230) Machine suivant la revendication 22, caractérisée en ce que les pattes (43) sont reliées avec les autres parties de la lamelle centrale (42) par des barrettes de liaison (44), que les pattes (43) s'étendent d'abord seulement jusqu'à la surface des dents (33) du stator, et que ces pattes (43) ne sont amenées dans leur position définitive en les poussant dans le stator (11) qu'après mise en place de l'enroulement (14) du stator.