Brevet FR2639159A1 — publié le 19900518

La présente invention concerne un stator de machine tournante électrique à pôles inducteurs & aimant permanent réalisé à partir d'une poudre mélangée à un liant ou compactée et qui est inséré dans une enveloppe perméable au champ magnétique et entourant chacun des aimants. Généralement dans un stator à aimants permanents, les pôles inducteurs en nombre pair, sont constitués par des aimants permanents auxquels sont éventuellement associés des pièces polaires auxiliaires en acier doux. Les aimants permanents traditionnellement utilisés, par exemple en ferrite, se présentent sous la forme de blocs compacts et sont généralement fixés par collage ou agrafage a l'intérieur de la culasse du stator de la machine électrique. I1 est récemment apparu de nouveaux matériaux magnétiques permettant de réaliser des aimants permanents de puissance plus élevée que ceux en ferrite, pour un volume bien plus faible. I1 s'agit notamment de matériaux en poudre, que l'on mélange & un liant, et qui sont compactés ou agglomérés pour former des aimants individuels. Des matériaux de ce genre, tels que la poudre d'alliage néodyme - fer - bore (Nd-Fe-B) ont déjà été testés, pour la réalisation de pôles inducteurs destinés à un stator de machine tournante électrique, tel que démareur de moteur ét combustion. La réalisation de tels stators dans ce domaine s'avère intéressante, mais elle se heurte & des difficultés de manipulation de tels aimants. C'est ainsi que pour des raisons de corrosion et de résistance aux chocs, ceux-ci sont entourés individuellement d'une enveloppe, lesquelles enveloppes une fois garnies de l'aimant seront disposées à l'intérieur de la culasse, directement opposées les unes aux autres. La présente invention permet de surmonter les difficultes d'ordre pratique pour l'assemblage des aimants dans leur enveloppe et ensuite dans la culasse, fournissant une structure de pôles inducteurs å aimant permanent autorisant une mécanisation aisée de leur assemblage dans la culasse de la machine. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un stator de machine tournante électrique à pôles inducteurs & aimant permanent, lequel aimant formé par un secteur cylindrique est inséré & l'intérieur d'une enveloppe semi-ouverte perméable au champ magnétique et disposée å l'intérieur d'une culasse tubulaire caractérisé en ce que les enveloppes entourant les aimants des pôles inducteurs se succédant dans la culasse sont conformées en un fourreau en acier doux emmanché dans ladite culasse. Dans une réalisation avantageuse de l'invention, le fourreau est réalisé en un certain nombre de tôles feuilletées laminées dont la configuration de chacune des tôles est définie par une couronne magnétique et des éléments polaires régulièrement répartis radialement sur la périphérie interne de la couronne et dans chacun desquels est ménagee une échancrure coaxiale en forme de lumière et dont les dimensions sont sensiblement identiques å l'aimant qui la traverse. Selon une autre caractéristique de l'invention, le fourreau magnétique est ouvert par une fente longitudinale de manière & lui procurer une certaine élasticité radiale, grâce å quoi ledit fourreau est emmanché élastiquement dans la culasse tubulaire. Pour cela le diametre extérieur du fourreau magnétique, å l'état libre est sensiblement supérieur au diametre intérieur de la culasse tubulaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque tôle comporte un ergot d'arrêt ménage en saillie à l'intérieur de la couronne et å proximité de l'extrémité ouverte de l'échancrure de l'élément polaire qu'il ferme toute ou en partie. Selon une variante de la caractéristique cidessus l'échancrure est fermée par une mince cloison en forme d'isthme qui joint la corne polaire definie par l'échancrure dans l'élément polaire à la couronne magnétique. L'invention consiste, mises å part les dispositions exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement question ciaprès & propos des modes de realisation particuliers décrits avec références aux dessins ci-annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un stator de machine tournante comportant un circuit magnétique conforme aux caractéristiques de l'invention. La figure 2 est l'une des vues frontales du stator de la figure 1. Les figures 3 et 4 sont les vues en plan de deux variantes de realisation des tôles feuilletees composant le fourreau du stator. Conformément à l'invention, en regard des figures 1 et 2 le stator de la machine électrique, tel un démarreur de moteur & combustion interne pour vehicule automobile comprend des pôles inducteurs 1 à aimants permanents 2 disposes à l'intérieur d'une culasse tubulaire 4. Les aimants 2 sont réalisés avantageusement en poudre d'alliage néodyme - fer - bore. Ils se succèdent suivant la circonférence en pôles Nord et Sud. Chaque aimant 2 est formé par un secteur cylindrique et est inséré dans une enveloppe 3 en une matière i bonne perméabilité magnétique par exemple en fer doux. Conformément å l'invention, les enveloppes 3 d'un nombre égal au nombre de pôles inducteurs de la machine sont conformée s la fois en un fourreau 5 d'apparence cylindrique. Des échancrures coaxiales 6 sont ménagées longitudinalement dans le fourreau et contiennent les aimants 2. Le fourreau 5 est fendu longitudinalement par une fente 7 de manière à lui procurer une certaine élasticité radiale afin de l'emmancher élastiquement dans la culasse 4 dans laquelle il est susceptible de se maintenir axialement par expansion. Pour cela, le fourreau 5 & son diamètre extérieur 5a, & l'état libre, sensiblement supérieur au diamètre intérieur 4q de la culasse 4. La fente 7 & une largeur, å l'état libre du fourreau 5, tels que les bords latéraux de la fente deviennent sensiblement jointifs, une fois ledit fourreau 5 est emmanché dans la culasse 4 apportant ainsi le minimum de pertubation au trajet du flux magnétique. Ainsi le fourreau 5 tend å exercer un effort radial sur la culasse 4 par expansion contribuant à son maintien axial dans ladite culasse 4. Selon une des caractéristiques fondamentales de l'invention, le fourreau 5 est réalisé en un certain nombre de tôles feuilletées laminées 9 assemblées les unes contre les autres. La découpe des tôles 9 représentée sur les figures 3 et 4 définit une couronne magnétique 10 et des éléments polaires 11 régulièrement répartis å l'intérieur de la couronne 10 de manière à se faire face deux à deux. Dans chacun des éléments polaires 11 est ménagée une échancrure 6ê coaxiale qui en forme de lumiere débouche dans l'un des côtés radiaux lla des éléments polaires 11 en définissant une corne polaire 12 et un shunt magnétique 15 adjacent & l'autre côté radial llb. Les dimensions de l'échancrure 6a sont sensiblement identiques que celles de l'aimant 2 qui la traverse. Un ergot 13 (Figure 3) ménagé en saillie à l'intérieur de la couronne 10 å proximité de l'extrémité ouverte de l'échancrure 6a, ferme en partie ladite échancrure 6a en réalisant un maintien angulaire de l'aimant 2 qui la traverse. Dans une variante représentée sur la figure 4, l'extrémité de l'échancrure qui débouche dans l'un des côtés radiaux lla des éléments polaires 11 est fermée par une mince cloison 14 en forme d'isthme. Comme décrit précédemment cette cloison constitue un maintien angulaire de l'aimant 2 et de plus permet de rigidifier la corne polaire 12 et ainsi réduire le risque de bruit magnétique de sirène sans trop pertuber la répartition du flux magnétique. Chaque tôle 9 a sa couronne 10 ouverte par une fente radiale 7a menagée entre deux éléments polaires 11, et son diamètre extérieur est sensiblement supérieur au diamètre intérieur de la culasse 4 qui la reçoit une fois les tôles assemblées pour former le fourreau 5. La largeur de la fente 7a est telle qu'elle remplit les conditions sus-mentionnées par la fente 7 du fourreau. Le fourreau peut être ainsi emmanché élastiquement dans la culasse, et s'y accrocher par élasticité. Après l'insertion des aimants 2 dans leurs logements realisés par les échancrures 6 du fourreau, il est possible de les y maintenir longitudinalement en rabattant par déformation les cornes polaires 12 des tôles 9 d'extrémité du fourreau devant les échancrures (Figure 2). L'assemblage des tôles entre elles peut se réaliser, comme connu, notamment pour assembler les tôles d'un stator d'alternateur, par cordon de soudure autogène. On prévoiera pour cela des dégagements (non représentés) sur le pourtour de la tôle 9. Une autre solution consiste à pratiquer un rivetage å l'aide de rivets (non représentés) en acier doux traversant des trous 16 ménagés dans la couronne 10 de la tôle 9 au niveau de la partie shunt magnétique 15 des éléments polaires 11 de ladite tôle 9. Le fourreau 5 équipé de ses aimants 2 est positionné et emmanché å force dans la culasse 4. On pourra parfaire l'immobilisation du fourreau 5 dans la culasse 4 en l'enduisant au préalable d'une colle liquide. On pourra également verser cette colle dans les échancrures 6 recevant les aimants 2 afin de les immobiliser totalement et d'éviter ainsi conséquemment leur détérioration par vibrations. Une autre variante d'immobilisation du fourreau 5 consiste å lui adjoindre å au moins une des extrémités une tôle 9a plus épaisse comportant au niveau de sa périphérie un certain nombre de pattes 8 å souder par résistance dans la culasse 4 (Figure 1). On peut également remplacer la colle par un enrobage époxy de l'intérieur de la culasse 4 agencé du fourreau 5 équipé des aimants 2. REVENDICATIONS 1) Stator de machine électrique tournante à pôles inducteurs å aimant permanent, lequel aimant (2) formé par un secteur cylindrique est inséré à l'intérieur d'une enveloppe (3) semi-ouverte perméable au champ magnétique et disposé à l'intérieur d'une culasse (4) tubulaire caractérisé en ce que les enveloppes (3) entourant les aimants (2) des pôles inducteurs se succèdant dans la culasse (4) sont conformés en un fourreau en acier doux (5) emmanché dans ladite culasse (4). 2) Stator de machine électrique tournante selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fourreau est réalisé en un certain nombre de tôles (9) feuilletées lamines dont la configuration de chacune des tôles est définie par une couronne magnétique (10) et des éléments polaires (11) régulièrement répartis radialement sur la périphérie interne de la couronne (10) et dans chacun desquels est ménagée une échancrure coaxiale (6a) en forme de lumière dont les dimensions sont sensiblement identiques à l'aimant (2) qui la traverse. 3) Stator de machine électrique tournante selon la revendication 2 caractérisé en ce que chaque tôle (9) est ouverte par une fente (7a) menagee dans la couronne (10) entre deux éléments polaires (11) et son diamètre extérieur est sensiblement supérieur au diamètre intérieur de la culasse tubulaire (4). 4) Stator de machine életrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 a 3 caractérisé en ce que le fourreau (5) est ouvert par une fente (7) longitudinale et son diamètre extérieur est sensiblement supérieur au diamètre intérieur de la culasse tubulaire,.grâce à quoi ledit fourreau est emmanché élastiquement dans la culasse tubulaire. 5) Stator de machine électrique tournante selon la revendication 2 caractérisé en ce que chaque tôle (9) comporte un ergot d'arrêt (13) ménagé en saillie à l'intérieur de la couronne (10) et å proximité de l'extrémité ouverte de l'échancrure (6a) de l'élément polaire (11) qu'il ferme toute ou en partie. 6) Stator de machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 2 et 5 caractérisé en ce que l'échancrure (6) ménagée dans l'élément polaire (11) est fermée par une mince cloison (14), en forme d'isthme, qui joint la corne polaire (12), définie par l'échancrure (6a) à l'extrémité dudit élément polaire (11), à la couronne (10).