Brevet FR2530388A1 — publié le 19840120

La présente invention a pour objet une carcasse de bobine de conducteurs électriques, destinée à tre montée sur un noyaurigide, notamment dans un rotor d'alternateur de petite puissance pour véhicule automo- bile, ou encore dans un contacteur électromagnétique de démarreur pour véhicule automobile. Dans les alternateurs équipant les véhicules auto- mobiles, qui comportent habituellement au rotor deux roues polaires à griffes imbriquées serrées de part et d'autre d'un noyau magnétique traversé par l'arbre du rotor, les conducteurs électriques enroulés en bobine- sont supportés par une carcasse en matière isolante moulée, comprenant une partie tubulaire pourvue à ses extrémités de deux flasques annulaires qui maintiennent et protègent les conducteurs La carcasse avec sa partie tubulaire et ses deux flasques est moulée d'une seule pièce dans sa forme définitive. Les réalisations actuelles donnent de façon géné- rale satisfaction, mais il subsiste encore des problèmes à résoudre: En premier lieu, on rencontre des difficultés d'adaptation de la carcasse de bobine sur le noyau du rotor: d'une part, il est souhaitable que la carcasse ait un diamètre intérieur qui permette de la monter facilement sur le noyau, et d'autre part, il est égale- ment souhaitable que la carcasse, une fois montée et supportant l'enroulement de conducteurs, ne puisse bouger par rapport au noyau; on comprend facilement que ces deux exigences sont contradictoires. Par ailleurs, la fabrication des carcasses de bobines ici considérées nécessite un moule complexe, comportant des pièces mobiles, ce qui réduit les cadences de moulage et la longévité du moule, et rend celui-ci plus cher. Il est aussi souhaitable que la carcasse de bobine, tout en isolant les conducteurs électriques enroulés sur elle du contact avec le noyau et avec les roues -2- polaires à griffes du rotor, permette au vernis d'impré- gnation des conducteurs de solidariser le bobinage avec les différentes pièces rigides du rotor, ce qui contri- bue également à l'amélioration du refroidissement du bobinage. Différentes solutions, résolvant partiellement ces difficultés, ont été déjà proposées, telles que celle du brevet français No 1 588 G 31 prévoyant une fente radiale dans la carcasse de bobine, pour permettre un resserrement autour du noyau au cours de l'opération d'enroulement des conducteurs, mai S cette disposition complique encore davantage le moulage On a également prévu, dans certains cas, des déformations du noyau propres à empêcher la rotation de la bobine La demande de brevet français Na 2 447 632 prévoit, dans la partie tubulaire de la carcasse de bobine, des perforations permettant la pénétration du vernis d'imprégnation, dont la réalisation implique aussi une complication supplémentaire du moule, sans même apporter de solution au problème d'adaptation de la carcasse sur le noyau. La présente invention remédie à l'ensemble de ces inconvénients, en fournissant une carcasse de bobine de montage facile, donc rapide, pourvue de moyens d'adaptation à la fois au diamètre du noyau et à sa longueur qui ne compliquent pas et ne renchérissent pas sa fabrication, laquelle est au contraire fortement simplifiée, cette carcasse de bobine permettant par sa configuration même au vernis d'imprégnation de bien pénétrer jusqu'au noyau et aux roues polaires, pour assurer un contact étroit entre le bobinage et ces pièces du rotor. Dans ce but, la carcasse de bobine de conducteurs électriques selon la présente invention, destinée à être montée sur un noyau rigide, est composée d'une pluralité d'éléments possédant chacun un fond, de cour- bure adaptée au diamètre extérieur du noyau, et deux joues sensiblement perpendiculaires au fond de l'élément -3- et raccordés à deux côtés opposés de ce fond, chaque élément constituant un secteur de la carcasse complète, ayant son fond relié à un ou deux éléments adjacents par des zones de liaison de préférence relativement souples, de manière à former une bande, les éléments situés aux deux extrémités de ladite bande étant pourvus de moyens de clippage de ces extrémités entre elles, assurant un maintien de la carcasse enroulée sur le noyau. Ainsi est réalisée une carcasse de bobine en forme de bande, initialement non refermée sur ellemême, ce qui permet d'envisager sa fabrication par moulage à plat d'une bande rectiligne, au moyen d'un moule en deux par- ties restant très simple, alors que la fabrication des carcasses traditionnelles exige un moule enr au moins trois parties Les zones de liaison souples entre élé- ments, résultant par exemple d'une réduction d'épaisseur, permettent d'enrouler aisément la bande, moulée à plat, pour obtenir une carcasse de forme annulaire entourant le noyau Ce principe de formation de la carcasse par enroulement d'une bande et réunion de ses extrémités permet un montage même sur un noyau pourvu d'épa'ulements aux deux extrémités L'accrochage entre elles des extré- mités de ladite bande assure la bonne tenue-de la car- casse sur le noyau, avant l'opération d'enroulement des conducteurs Les zones de liaison entre éléments possè- dent, avantageusement, non seulement une souplesse permettant l'adaptation de la carcasse à la courbure du noyau, mais encore une aptitude à la déformation dans le sens longitudinal de la bande, en autorisant une- certaine variation de la distance séparant deux éléments consécutifs, pour permettre une adaptation aisée de la carcasse au diamètre du noyau Ces zones de liaison peuvent être ajourées, de manière à permettre la péné- tration du-vernis d'imprégnation des conducteurs entre les éléments consécutifs, jusqu'au noyau. Ces éléments peuvent aussi comporter, sur leur fond, -4- des moyens propres à permettre une légère variation de la largeur de la carcasse de bobine, pour son adaptation à la longueur du noyau, correspondant à l'écartement des deux roues polaires à griffes dans le cas d'appli- cation à un rotor d'alternateur de véhicule automobile. L'ensemble des joues latérales des éléments forme, lorsque la carcasse est enroulée sur elle-même, l'équi- valent des deux flasques annulaires habituels d'une bobine classique Les interruptions de ces flasques, résultant des fentes qui subsistent entre les joues appartenant à deux éléments consécutifs, représentent un avantage supplémentaire puisque chaque fente constitue un passage pour la pénétration du vernis d'imprégnation jusqu'à l'une des roues polaires. Certaines joues peuvent présenter extérieurement des nervures, qui sont orientées radialement lorsque la carcasse est enroulée sur le noyau Lesmoyens de clippage des extrémités de la bande constituent alors des saillies qui ne sont pas plus importantes que ces nervures, et qui n'augmentent donc pas l'encombrement de la carcasse de-bobine. Au moins un élément de la carcasse comporte avan- tageusement, sur une de ses joues, un ergot dirigé vers l'extérieur et constituant un passage de conducteur électrique, permettant l'arrivée du conducteur à l'inté- rieur de la carcasse tout en assurant son isolation. Dans le cas d'un conducteur aboutissant en surface sur l'enroulement supporté par la carcasse de bobine, l'ergot comporte de préférence des moyens, tels qu'un téton formé près de son extrémité libre et séparé par une encoche du restant de l'ergot, pour l'accrochage du conducteur Dans le cas d'un conducteur aboutissant en profondeur dans l'enroulement, l'ergot est avantageu- sement associé à des moyens, portés par la même joue, qui assurent le maintien et la protection de la partie "descendante" du conducteur; ces moyens peuvent être constitués par une simple lamelle pivotante, liée à la -5- joue par l'intermédiaire d'une zone charnière, et rabat- table contre ladite joue pour assurer le coincement du conducteur, des moyens d'arrêt de la lamelle en position rabattue étant de préférence prévus. Suivant une autre caractéristique, les moyens de clippage, prévus aux deux extrémités de la bande formée par les éléments réunis par les zones de liaison, sont constitués à une extrémité par deux crochets latéraux tournés vers la région médiane de la bande, et à l'autre extrémité par deux bossages latéraux complémentaires desdits crochets et tournés vers l'extérieur de la bande. Les nervures, les ergots, la lamelle avec ses moyens d'arrêt, les crochets et les bossages mentionnés ci-dessus sont facilement formés par le processus de moulage, la matière plastique utilisée donnant l'élasti- cité requise pour les moyens de clippage, ainsi que'la souplesse nécessaire aux zones de liaison entre éléments et à la zone charnière de la lamelle rabattable. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant à titre d'exemples non limitatifs, une forme de réalisation de cette car- casse de bobine, appliquée à un rotor d'alternateur pour véhicule automobile, ainsi que deux variantes:- Figure 1 est une vue en coupe passant par l'axe, d'un alternateur de véhicule automobile dont le rotor est équipé de la carcasse de bobine objet de la présente invention; Figure 2 est une vue de face de la carcasse de bobine, à l'état enroulé; Figure 3 est une vue en coupe passant par l'axe de cette carcasse enroulée, suivant 3-3 de figure 2 Figure 4 est une vue de côté de la même carcasse de bobine, à l'état initial de bande rectiligne; Figure 5 est une vue en plan de la bande de figure 4, montrant notamment les moyens de clippage prévus aux -6extrémités de cette bande; Figures 6 et 7 sont des vues de détail, respective- ment, en coupe suivant 6-6 et 7-7 de figure 4, montrant la lamelle rabmttable associée l'un des ergots d'arri- vée des conducteurs électriques Figure 8 est une autre vue de détail, en coupe suivant 8-8 de figure 6, montrant l'autre ergot d'arri- vée des conducteurs électriques, muni de moyens d'accro- chage d'un conducteur; Figure 9 est une vue partielle de la bande rectiligne initiale, illustrant une variante de la carcasse de bo- bine selon l'invention, comportant des dispositions qui permettent une légère variation de largeur de cette carcasse Figure 10 est une vue très partielle de la bande rectiligne initiale, illustrant une autre variante, avec des zones de liaison entre éléments agencées pour permettre une déformation de la bande dans le sens longitudinal. La figure 1 montre un alternateur de véhicule automobile, avec son stator 1 et son rotor 2 dont l'arbre 3 est monté tournant dans des paliers 4 et 5, supportés par des flasques 6 et 7 Le rotor 2 comprend un noyau central cylindrique 8, traversé par l'arbre 3 et enserréentredeuxrcuespolaires 9 et 10 à griffes imbriquées Le noyau 8 est entouré d'un enroulement de conducteurs électriques 11, alimenté par l'intermé- diaire de deux bagues collectrices 12 qui coopèrent avec des balais 13 Une première bague 12 est reliée par un conducteur 14 à l'extrémité "intérieure" de l'enroulement 11 L'autre bague 12 est reliée par un conducteur 15 à l'extrémité "extérieure" de l'enroule- ment 11 Ce dernier est supporté par une carcasse de bobine en matière plastique, désignée dans son ensem- ble par le repère 16, dont la constitution et le procédé de fabrication font l'objet de la présente invention. Comme le montre la figure 2, la carcasse de bobine -7 16 est formée d'une pluralité d'éléments similaires 17, dont chacun constitue un secteur de la carcasse complète de 360 '/n, N étant le nombre de pôles, par exemple de 30 dans le cas de 12 pales A l'état initial, les éléments 17 sont disposés en ligne, et forment une bande rectili- gne représentée aux figures 4 et 5: cette bande est enroulée autour du noyau 8, et ses deux extrémités sont réunies entre elles par clippage pour obtenir la struc- ture définitive annulaire visible sur les figures 1 à 3. Plus particulièrement, chaque élément 17 possède un fond 18, sensiblement rectangulaire mais présentant une courbure adaptée au diamètre extérieur D du noyau 8 Le long-des deux petits côtés du fond 18 sont raccor- dées deux joues 19 s'étendant dans des plans sensiblement perpendiculaires au fond 18, du côté tourné vers l'exté- rieur lorsque la bande est enroulée' sur elle-même Cer- taines joues 19 présentent extérieurement une paire de nervures 20, qui se trouvent orientées radialement lorsque la carcasse 16 est mise dans sa forme définitive. Deux éléments 17 consécutifs sont reliés entre eux, par les grands côtés de leurs fonds-18, au moyen de zones de liaison 21, dont l'épaisseur-est réduite par rapport à celle des fonds 18 ce qui leur confère une certaine souplesse Les zones de liaison 21 sont avantageusement ajourées, comme montré en 22 (voir figures 3 et 4). A une extrémité de la bande formée des éléments 17 réunis par les zones de liaison 21, sont prévus deux crochets latéraux 23 tournés vers la région médiane de la bande A l'autre extrémité de celle-ci sont formés deux bossages latéraux 24, complémentaires des crochets 23 et tournés vers l'extérieur de la bande Comme le montre la figure 5, la bande présente à ses deux extré- mités des bords obliques 25 et 26 qui délimitent des éléments 17 incomplets Les deux crochets 23, de même que les deux bossages 24, ne sont pas situés en regard l'un de l'autre, mais décalés et portés par des éléments _ 8-_ 17 distincts, ce décalage correspondant à celui existent entre les points de départ et d'aboutissement des bords obliques 25 et 26. Lorsque la bande initialement rectiligne est entiè- rament enroulée autour du noyau 8, les bards obliques et 26 viennent en coincidence et les deux crochets 23 se clippent sur les bossages correspondants 24 Un obtient ainsi la carcasse de bobine définitive, montée autour du noyau B du rotor, entre les deux roues polaires à griffes 9 et 1 qui peuvent posséder des évidements recevant les nervures 20 Il est à noter que les crochets 23 constituent des saillies qui ne sont pas plus impor- tantes que lesanervures 20, et qui peuvent donc prendre place à l'intérieur des mêmes évidements creusés dans les roues polaires. Dans la forme de réalisation décrite, les joues correspondantes 19 de deux éléments 17, qui se retrou- vent finalement dans des positions diamétralement oppo- sees, comportent des ergots respectivement 27 et 28, dirigés vers l'extérieur et constituant des passages isolants, l'un pour le conducteur d'alimentation 14, l'autre pour le conducteur d'alimentation 15 (voir figure 1). L'ergot 27, destiné au passage du conducteur 14 qui aboutit en profondeur dans l'enroulement 11 en traversant un orifice 29, est associé à une lamelle pivotante 31 portée par la même joue 19 que 1 ' ergot 27, à laquelle cette lamelle 30 est raccordée par l'intermédiaire d'une zone charnière 31 (voir figures 4 à 7) La lamelle 30 est rabattue contre cette joue 19 pour assurer le coincement de la partie "descendantes du conducteur 14, et elle est maintenue dans la position rabattue par accrochage sur une nervure d'arrêt 32. L'autre ergot 28, destiné au passage du conducteur 15 qui aboutit en surface sur l'enroulement 11, donc ne comporte pas de partie "descendantes, possède pour le maintien de ce conducteur 15 un téton d'accrochage-33. Comme le montre plus particulièrement la figure 8, le téton 33 est formé près de l'extrémité libre de l'ergot 28, et séparé par une encoche 34 du restant de l'ergot. Il est à noter que, sur le rotor 2 entièrement terminé, le vernis d'imprégnation des conducteurs de l'enroulement 11 pénètre jusqu'au noyau 8 par les parties ajourées 22 des zones de liaison 21, et pénètre jusqu'aux roues polaires 9 et 10 par les fentes qui subsistent entre les joues 19 des éléments 17 consécutifs. Dans une variante, illustrée par la figure 9, les éléments 17 comportent, sur leur fond 18, une série de perforations 35 en forme de chevrons, ménagées suivant la direction longitudinale de la bande, dans l'axe de celle-ci Les parties ajourées 22 des zones de liaison 21 possèdent une forme correspondante Les bandes de matière qui subsistent entre les perforations 35 et 22 autorisent une légère variation de la largeur 1 de la bande, donc de la carcasse 16, pour l'adaptation de celle-ci à la longueur du noyau 8. Dans une autre variante illustrée par la figure 10, les zones de liaison 36 entre deux éléments consécutifs 17 ont une conformation en "'I" pouvant s'ouvrir ou se fermer, ce qui autorise une certaine variation de la distance d qui sépare les deux éléments consécutifs 17, donc une variation de la longueur circonférentielle de la carcasse 16, pour l'adaptation de celle-ci au diamètre D du noyau 8. Il va de soi, et il résulte de ce qui précède, que l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécu- tien de cette carcasse de bobine qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'appli- cation fondées sur le même principe C'est ainsi, notam- ment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'inven- tien par des modifications du nombre des éléments 17 et/ou de leurs formes de détail, ou encore en destinant la même carcasse de bobine à des enroulements autres la - que ceux des rotors d'alternateurs, par exemple à des contacteurs électromagnétiques de démarreurs ouà d'autres soloenoides. 11 - REVENDICATIONS 1 Carcasse de bobine de conducteurs électriques, destinée à être montée sur un noyau rigide, caractérisée en ce qu'elle est composée d'une pluralité d'éléments ( 17) possédant chacun un fond ( 18), de courbure adaptée au diamètre extérieur (D) du noyau ( 8), et deux joues ( 19) sensiblement perpendiculaires au fond ( 18) de l'élément ( 17) et raccordées à deux côtés opposés de ce fond, chaque élément ( 17) constituant un secteur de la carcasse complete ( 16) ayant son fond ( 18) relié à un ou deux éléments adjacents par des zones de liaison ( 21,36) de manière à former une bande, les éléments ( 17) situés aux extrémités de ladite bande étant pourvus de moyens de clippage ( 23,24) de ces extrémités entre elles, assurant un maintien de la carcasse ( 16) enroulée sur le noyau ( 8). 2 Carcasse de bobine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les 'zones de liaison ( 21,36) entre éléments ( 17) sont relativement souples, ces zones de liaison souples résultant notamment d'une réduction d'épaisseur. 3 Carcasse de bobine selon la revendication 2, caractérisée en ce que les zones de liaison ( 36) entre éléments ( 17) sont déformables dans le-sens longitudinal de la bande, autorisant ainsi une certaine variation de la distance (d) séparant deux éléments consécutifs. 4 Carcasse de bobine selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisée en ce qua les zones de liaison ( 21) entre éléments ( 17) sont ajourées ( 22). 5 Carcasse de bobine selon l'une quelconque des revendicationsl à 4, caractérisa en ce que ses éléments ( 17) comportent, sur leur fond ( 18), des moyens ( 35) permettant une légèrs variation de la largeur ( 1) de la carcasse. 6 Carcasse de bobine selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits moyens sont constitués par au moins une série de perforations ( 35) en forme 12 - de chevrons, ménagées suivant la direction longitudinale de la bande. 7 Carcasse de bobine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'au moins un élément ( 17) comporte sur une de ses joues ( 19) un ergot ( 27,28) dirigé vers l'extérieur et constituant un passage de conducteur électrique, permettant l'arri- vée d'un conducteur électrique ( 14,15) à l'intérieur de la carcasse ( 16) tout en assurant son isolation. 8 Carcasse de bobine selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'au moins un ergot ( 28) comporte, notamment pour un conducteur ( 15) aboutissant en surface sur l'enroulement ( 11) supporté par la carcasse ( 16), des moyens d'accrochage ( 33) pour le conducteur ( 15). 9 Carcasse de bobine selon la revendication 8, caractérisée en ce que lesdits moyens d'accrochage sont constitués par un téton ( 33), formé près de l'extrémité libre de l'ergot ( 28) et séparé par une encoche ( 34) du restant de l'ergot. 10 Carcasse de bobine-selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que, pour un conducteur ( 14) aboutissant en profondeur dans l'enroule- ment ( 11), l'ergot ( 27) est associé à des moyens ( 30, 32) portés par la même joue ( 19), assurant le maintien et la protection d'une partie du conducteur ( 14). 11 Carcasse de bobine selon la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens de maintien et de pro- tection sont constitués par une lamelle pivotante ( 30), liée à la joue ( 19) par l'intermédiaire d'une-zone char- nière ( 31), et rabattable contre ladite joue ( 19) pour assurer le coincement du conducteur ( 14). 12 Carcasse de bobine selon la revendication 10, caractérisée en ce que des moyens d'arrêt ( 32) sont prévus, pour le maintien de la lamelle ( 30) en position rabattue contre la joue ( 19). 13 Garcasse de bobine selon l'une quelconque des revendications I à 12, caractérisée en ce que les 13 - moyens de clippage, prévus aux deux extrémités de la bande formée par les éléments ( 17) réunis par les zones de liaison ( 21), sont constitués à une extrémité par deux crochets latéraux ( 23) tournés vers la région médiane de la bande, et à l'autre extrémité par deux bossages latéraux ( 14) complémentaires desdits crochets ( 23) et tournés vers l'extérieur de la bande. 14 Carcasse de bobine selon la revendication 13, caractérisée en ce que les deux crochets ( 23), de même que les deux bossages ( 24), ne sont pas situés en regard l'un del'autre, mais décalés et portés par des éléments ( 17) distincts, la bande présentant à ses deux extrémités des bordsobliques ( 25,26) délimitant des éléments ( 17) incomplets. 15 Carcasse de bobine selon la revendication 13 ou 14, caractérisée en ce que certaines joues ( 19) de ses éléments ( 17) présentent extérieurement des nervures ( 20), orientées radialement lorsque la carcasse ( 16) est enroulée sur le noyau ( 8), les moyens de clippage ( 23, 24) constituant des saillies qui ne sont pas plus impor- tantes que ces nervures ( 20). 16 Carcasse de bobine selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce qu'elle est montée sur le noyau ( 8) du rotor ( 2) d'un alternateur de véhicule automobile, entre deux roues polaires - griffes ( 9,10). 17 Procédé de fabrication d'une carcasse de bobine selon l'une quelconque des revendications I à 16, caractérisé en ce que cette carcasse ( 16) est réalisée en matière plastique par moulage à plat d'une bande rectiligne, formée des éléments ( 17) réunis par les zones de liaison ( 21), les éléments situés aux extrémités de la bande étant pourvus des moyens de clippage ( 23,24).