Brevet FR2483702A1 — publié le 19811204

I La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la réalisation du bobinage d'un stator d'alternateur de petite puissance, et elle se rapporte, plus spécialement, à la fabrication des alternateurs pour véhicules automobileso Le stator d'un alternateur de petite puissance, tel qu'employé dans l'équipement de véhicules automobi- les, est habituellement constitué par un empilage de t8les minces constituant une couronne dont la face in- térieure cylindrique est pourvue d'encoches destinées à recevoir les bobinages de phases généralement au nombre de troiso Les bobinages les plus courants des stators d'alternateurs de ce genre sont:soit formés par des bobines fermées sur elles-memes et entrecroisées qui en- tourent les pôles: soit du type dit " ondulé " connu par exemple par les brevets français IN I 532 522 et N 2 ?408 937. C'est à ce dernier type de bobinage que se rapports, plus particulièrement, le procédé objet de la présente invention. Les bobinages ici considérés sont soit réalises l in situ ",c'est-à-dire dans le stator lui-mêmepar des machines spéciales, soit formés hors du stator puis mis en place dans les encoches du stator. D'une façon généra- leces procéedés de realisation des bobinages sont assez lents et par conséquent codteuxcar ils nécessitent de nombreuses operations longues et complexesoDans les deux cas, les formes " rectangulaires" ou "en créneaux" des bobines ou boucles du bobinage imposent des accélé- rations et ralentissements au cours du processus de formage mécanique, et il en résulte un effet d'étirage des fils, variant avec la forme et la tension données à ces fils. Pour limiter cet étirage, il faut réduire la vitesse des machines utilisées. De plus, cet étirage rend très difficile l'emploi des fils notamment en alu- minium ou en alliage léger, ne supportant que peu léti- rage En outre, le procéd. connu qui consiste à former 24837D2 les bobines hors du stator,puis à les insérer dans les encoches, est difficile à mettre en oeuvre dans le cas de stators d'alternateurs de petit diamètre intérieur, car il faut loger, à l'intérieur d'un espace libre de diamètre très limité, tout un outillage complexe de bobinage et/ou d'expansion, ce qui complique encore les machines et augmente leur coût et leur fragilité. Par ailleurs, les procédés connus qui viennent d'être rappelés rendent difficilement possible,ou du moins très peu économique, la réalisation de stators avec des bobinages de phases différents les uns des au- tres; en effet, il faut dans ce cas utiliser une machine distincte pour chaque type de bobines, et aussi transfé- rer les stators en cours de fabrication d'une machine à l'autre. La présente invention vise à apporter un remède aux difficultés et inconvénients exposés précédemment. Son but est donc de fournir un procédé et un dispositif pour réaliser de manière automatique,simple, rapide et économique le bobinage des stators d'alternateurs,en ne provoquant pas d'étirage des fils donc en permettant l'emploi éventuel d'aluminium ou d'alliage léger,un résultat également visé étant de pouvoir bobiner de fa- çon simple des bobines de types différents sur le même stator. Pour résoudre ces problèmes, l'invention a essen- tiellement pour objet un procédé pour la réalisation d'un bobinage du type ondulé,caractérisé en ce que: -on forme, hors du stator et pour chaque phase, une bo- bine initialement plate et ronde ayant le nombre de spires désiré, -on préforme cette bobine, toujours hors du stator,de manière à lui donner une forme d'étoile ondulée,encore sensiblement plate, dont les ondulations correspondent au nombre de pôles et au pas d'encoches du stator, -on amène cette bobine préformée en étoile ondulée con- tre une face extrême du paquet de tôles du stator,et on insère les fils dans les encoches de ce paquet de ties par un basculement qui déforme la bobine hors de son plan, en direction de l'autre face extrême du paquet de tôles. Il est à noter que,#i ce procédé implique la forma- tion initiale de bobines plates correspondant à une phase, l'opération de mise en place des fils dans les encoches du paquet de t81es par basculement peut être soit simul- tanée,soit séparée pour les différentes phases. La réalisation,dans une première étape du procédé, d'une bobine plate et de forme circulaire,permet un en- roulement du fil à une vitesse élevée,donc peu coûteux, avec une tension assez faible et constante.et sans étira- ge. Le préformage en étoile ondulée est-également réali- sable,par des moyens appropriéssans étirage.L'absence d'étirage des fils permet d'obtenir une grande constance des caractéristiques,et d'employer des fils en aluminium ou en alliage léger. Un autre avantage important du pro- cédé selon l'invention est qu'il permet la réalisation de stators possédant des phases différentes par la sec- tion de leurs conducteurs,par leur nombre de spires ou par le matériau de leurs conducteurs,ces possibilités étant ou n'étant pas cumuléessans que cela complique les opérations ou rende nécessaire.1uti- lisation de plusieurs machines. Le préformage permet de faire varier facilement la forme des chignons des bobi- nages; en particulier, la bobine peut être initialement réalisée sur une forme conique(tout en conservant une allure générale plate),pour obtenir des chignons éta- lés qui limitent le recouvrement entre phases et amé- liorent le refroidissement.Le procédé selon l'inven- tion facilite le câblage, car il permet d'aménager a volonté la sortie des fils des le préformage,pour donner toutes dispositions facilitant les connexions des diffé- rentes phases;l'insertion d'un nombre plus ou moins élevé de phasesn'entraine pas de complication de la mise en oeuvre du procédé. Enfin, ce procédé permet la mise en place automatique des cales de fermeture d'en- coches, simultanément à l'insertion des fils dans les encoches par basculement; le stator sort ainsi de la machine pratiquement terminé, sans nécessiter la mise en place provisoire de pièces de maintien, et seuls restent à faire l'imprégnation et le branchement,-ce qui repré - te une simplification et une économie supplémentaires. Le dispositif spécialement prévu par la présente invention, destiné à la mise en oeuvre du procédé pour la réalisation du bobinage d'un stator d'alterna- teur qui vient d'être défini, comprend, outre une ma- chine avec des moyens capables de former des bobines plates et rondes, d'une part des moyens tels que notam- ment des doigts élastiques aptes à déformer des bobines plates et rondes en des bobines ayant une forme d'étoile ondulée, et d'autre part un mandrin apte à être déplacé suivant l'axe du stator, en s'introduisant dans le pa- quet de tôles de celui-ci, de manière à insérer par basculement, dans les encoches de ce paquet de t8les,les fils de la bobine préformée en étoile ondulée. Avantageu- sement, le dispositif comprend encore des moyens aptes à amener automatiquement la bobine, préformée en étoi- le ondulée, contre le paquet de tôles. L'invention englobe également un stator d'alterna- teur de petite puissance, et plus spécialement un stator d'alternateur pour véhicules automobiles, à bo- binage du type ondulé réalisé selon le procédé défini précédemment. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé illustrant, dans le cas d'un exemple non limitatif, les étapes du procédé pour la réalisation du bobinage d'un stator d'alternateur selon l'invention, et représentant dans son principe un dis- positif destiné à la mise en oeuvre de ce procédés Figure 1 est une vue développée d'un bobinage triphasé du type ondulé que l'invention permet de réaliser et de mettre en place; Figure 2 représente, vue de face, la bobine plate et ronde formée dans une première étape du procédé,et correspondant à une phase; Figure 3 illustre l'opération de formage,à partir de la bobine selon la figure 2,d'une bobine en forme d'étoile ondulée; Figure 4- est une vue très schématique, en coupe passant par laxe du statorillustrant l'opération de mise en place des fils dans les encoches par bascule- ment, et montrant le mandrin utilisé à cet effet0 La figure I ontro9partiellement et sous une forme tlveloppeéo les trois phases 1 2, 3 d'un bobinage du type ondulé d'un stator d'alternateur:triphasé,réalisé suivant un schéma connu en soio On a indiqué très sché- matiquement en 4 le paquet de tôles et en 5 les encoches dans lesquelles sont insérés les filse. Pour réaliser par exemple la phase 1, on réalise d'abord l'enroulement de n spires autour d'un noyau circulaire 6, comme le montre la figure 2,de manière à obtenir une bobine plate et ronde désignée par 1 9 n correspond au nombre de conducteurs par encoche 5 sur le stator achevé. Ltopération suivanilteillustrée par la figure 53,est un préformages au cours duquel deux séries de doigts élastiques mobiles, respectivemenrt 7 et 8, donnent à la bobine initialement plats et ronde 1' une forme d'étoile ondulée, toujours plateO Cette bobine ainsi préformée en étoile, désignée par 1" possède par exemple six branches, pour un stator d'alternateur triphasé & 56 encoches. Plus généralement, le nombre de branches ou d'ondulations est choisi en correspondance avec le nom- bre de "les. La bobine préformée en étoile 1"' est ensuite amenée, par des moyens automatiquescontre une face extreme 9 du paquet de tôles 4,comme le montre le tracé en traits continus de la figure 4'. ces moyens d'amenée peuvent comprendre, entre autres, des aiguilles 10 pour le guida- ge de la bobine. On fait alors intervenir un mandrin 11 se terminant en cône, qui eàt déplaçable suivant l'axe 12 du stator et qui,partant de sa position basse, est pousSédans le sens de la flèche 13 pour être introduit au travers du paquet de tôles 4. On a indiqué, en traits pointillés,deux positions intermédiaires et la position finale haute de ce mandrin 11, au cours de son avance. Le déplacement du mandrin 11 provoque,comme illustré par les flèches 14, un basculement ou rabattement des branches de la bobine 1" préformée en étoile ondulée; cette bobine est déformée hors de son plan, en direc- tion de l'autre face extrême 15 du paquet de tôles 4,de telle sorte que certains tronçons des fils sont amenés dans une orientation parallèle à l'axe 12 et insérés dans les encoches 5 du paquet de t8les 4. On obtient ainsi, comme le montre le tracé en traits mixtes de la figure 4, le bobinage correspondant à l'une des phases 1 du sta- tor, les tronçons des fils qui ne sont pas insérés dans les encoches 5 formant les chignons du bobinage. Pour la réalisation du bobinage ondulé complet à trois phases 1,2,3 de la figure 1,il est possible de mettre en place simultanément ces trois phases dans les encoches 5 correspondantes,par l'opération de bascule- ment qui vient d'être décrite pour une seule phase. Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation décrites ci-dessus, mais qu'elle en embrasse,au contraire,toutes les varian- tes réalisées suivant le même principe;c'est ainsi, notamment,que la configuration de la bobine préformée en étoile ondulée est variable en fonction des caractéris- tiques recherchées pour le bobinage,et que dans le dis- positif pour la mise en oeuvre du procédé,les divers moyens indiqués peuvent être remplacés par tous équi- valents. -REVENDICATIONS- 1.- Procédé pour la réalisation du bobinage d'un stator d'alternateur de petite puissance,plus spéciale- mernt un stator d'alternateur pour véhicules automobiles, à bobinage du type ondulé,caractérisé en ce que: -on forme, hors du stator et pour chaque phase (1,2,3), une bobine initialement plate et ronde (1') ayant le nombre de spires (n) désiré, -on préforme cette bobine, toujours hors du stator,de manière à lui donner une forme d'étoile ondulée (1"), encore sensiblement plate,dont les ondulations correspon- dent au nombre de pôles et au pas d'encoches du statr, - on amène cette bobine préformée en étoile ondulée (1") contre une face extrême (9) du paquet de tôles(4) du stator, et on insère les fils dans les encoches (5) de ce paquet de tales (4) par un basculement qui déforme la bobine (1") hors de son plan,9 en direction de l'au- tre face extrême (15) du paquet de tôles (4) 2.- Procédé selon la revendication 1,caractérisé en ce que l'opération de mise en place des fils dans les encoches (5) du paquet de tôles (4) par basculement est simultanée,pour les bobines correspondant aux dif- férentes phases (1,2,3) du stator. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2,caracté- risé en ce que la bobine (1') est initialement réalisée sur une forme conique,pour obtenir des chignons de bobi- nage étalés. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 3,caractérisé en ce que les cales de fermeture d'encoches sont mises en place automatiquement,simulta- nément à l'insertion des fils dans les encoches (5) par basculement. 5.- Dispositif destiné à la mise en oeuvre du pro- cédé pour la réalisation du bobinage d'un stator d'al- ternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à,caractérisé en ce qu'il comprend, outre une machine avec des moyens (6) capables de former des bobines pla- tes et rondes (1'), d'une part des moyens tels que des doigts élastiques (7,8) aptes à déformer des bobines pla- tes et rondes (1') en des bobines ayant une forme d'étoi- le ondulée (1"), et d'autre part un mandrin (11) apte à être déplacé suivant l'axe (12) du stator, en s'intro- duisant dans le paquet de tôles (4) de celui-ci,de ma- nière à insérer par basculement,dans les encoches (5) de ce paquet de tôles (4),les fils de la bobine préformée en étoile ondulée (1"). 6.-Dispositif selon la revendication 5,caractérisé en ce qu'il comprend encore des moyens (10) aptes à ame- ner automatiquement la bobine (1"), préformée en étoile ondulée,contre le paquet de tôles (4). 7.- Stator d'alternateur de petite puissance,et plus spécialement stator d'alternateur pour véhicules automobiles, à bobinage du type ondulé, caractérisé en ce que son bobinage est réalisé par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 8.- Stator selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il possède des phases (1,2,3) différentes par la section de leurs conducteurs. 9.- Stator selon la revendication 7 ou 8,caractérisé en ce qu'il possède des phases (1,2,3) différentes par leur nombre de spires. 10.- Stator selon l'une quelconque des revendica- tions 7 à 9, caractérisé en ce qu'il possède des phases (1,2,3) différentes par le matériau de leurs conducteurs.