Brevet FR2711457A1 — publié le 19950428

La présente invention concerne un nouvel arrangement pour un stator de machine électrique. Elle concerne aussi une machine électrique comme un moteur à commutation électronique équipée d'un tel stator. Dans l'état de la technique, on connais de nombreuses réalisations dans lesquelles une machine électrique comporte un stator qui est dit mécaniquement fixe, et par rapport auquel un rotor se déplace d'un mouvement mécanique relatif. Le stator est généralement associé à un support. Dans le genre de machine concerné par l'invention, le stator est doté de moyens électriques comme des bobines, par exemple pour engendrer un champ magnétique tournant qui permet d'utiliser la machine comme un moteur, le rotor étant alors entrainé en rotation par l'effet inducteur du stator, ou pour capter un champ magnétique tournant, le rotor étant alors entrainé par une source d'énergie mécanique. Le stator de la machine électrique doit être relié à un module électrique qui permet d'alimenter ou de détecter convenablement le champ magnétique tournant. Quand le moyen pour engendrer ou détecter le champ magnétique tournant au stator comporte des bobines, celles- ci présentent des fils de sortie qui sont des conducteurs isolés et qui doivent être - fixés mécaniquement pour ne pas gêner les mouvements dans la machine - isolés électriquement les uns des autres et du reste de la machine électrique ; - connectés électriquement à des bornes ou pôles convenables du module électrique qui a été décrit plus haut. A la Figure 1, on a représenté l'état de la technique à partir duquel l'invention a été conçu. Le stator représenté schématiquement à la Figure 1, comporte un paquet 1 de tôles magnétiques doté d'encoches dans lesquelles sont disposées les parties rectilignes 5 de bobines dont les retours constituent des chignons 6 dont sortent les fils d'extrémité 7 et 8. Lors du procédé de fabrication du stator, ainsi qu'il est connu, une pièce ou support isolant 2 est rendue solidaire du stator, par exemple par le paquet de tôles 1. L'extrémité droite du support isolant reçoit au moins une languette conductrice rigide comme la languette 10 dont une première extrémité est solidarisée du support isolant 2, notamment par soudage à chaud dans un trou percé dans la matière isolante du support 2, et dont une autre extrémité 13 pénètre par un perçage 10 convenable dans le module électrique 12. Le perçage est notamment réalisé à travers une plaque de fermeture 11 qui sert à isoler le module électrique du reste de la machine électrique et qui sert aussi parfois de radiateur thermique. C'est notamment le cas quand le stator est destiné à un moteur à commutation électronique qui entraîne un groupe motoventilateur. Dans ce genre d'application, le module électrique comporte au moins un transistor de puissance, associé à chaque bobine, et travaillant en commutation sous le contrôle d'un circuit de pilotage lui- même intégré dans le module électrique 12. L'extrémité 13 de chaque languette 10 est connectée électriquement à des bornes ou pôles convenables du module électrique. Chaque languette 10 présente une excroissance 9 en forme de crochet. Quand une extrémité 7 ou 8 d'un bobinage doit être connectée à une languette comme la languette 10, le fil 7 ou 8 est inséré dans le crochet et y est soudé avec un métal d'apport. On constate que, selon cet état de la technique, on doit réaliser une première connexion électrique entre le fil du bobinage et le crochet de la languette d'une part, et une seconde connexion électrique de l'extrémité de la languette au module électrique 12, d'autre part. I1 faut de plus disposer un support isolant et des languettes, qui doivent être placés avec une relative précision par rapport aux bobines du stator pour permettre une connexion correcte des fils d'extrémité des bobinages. On cherche à conserver l'esprit de cette solution technique en apportant des améliorations et d'autres perfectionnements qui rendent ce genre de solution adaptable à l'industrie électrique pour la fabrication de très grandes séries de machines. En effet, c'est un premier objet de l'invention de réduire le nombre de connexions électriques des bobines du stator au module électrique associé. C'est un second objet de la présente invention de limiter le nombre de pièces intermédiaires pour réduire le coût et pour limiter les sources de problèmes de qualité qui apparaissent dans les procédés de fabrication en grandes séries quand le nombre de composants est élevé. C'est un troisième objet de l'invention d'améliorer les possibilités de placement des connexions électriques par rapport aux places occupées par les fils d'extrémité des bobinages. A cette fin, la présente invention concerne un stator pour machine électrique tournante associé à un module électrique qui comporte des fils de connexion de moyens pour engendrer ou capter un champ magnétique tournant et qui sont disposés sur le stator. L'invention se caractérise notamment en ce qu'il comporte un support isolant des fils de connexion qui est doté d'un moyen de fixation mécanique de chaque fil ainsi que d'au moins un moyen de guidage de chacun des dits fils de connexion jusqu'à des bornes ou pôles du dit module électrique. Selon un aspect de l'invention, le support isolant est unique pour l'ensemble des fils de connexion disposés au stator. Selon un autre aspect de l'invention, le support isolant comporte deux parties disposées de part et d'autre des moyens pour engendrer ou capter un champ magnétique tournant. Selon un autre aspect de l'invention, le moyen de fixation des fils de connexion est constitué par au moins une pièce électriquement isolante, qui est disposée par dessus le support isolant et qui lui est solidarisée par collage, vissage, soudage ou autrement, pour devenir une partie intégrante du support isolant en fixant les fils d'extrémité des moyens pour engendrer ou capter un champ magnétique tournant. Selon un autre aspect de l'invention, le moyen de fixation comporte, pour au moins un fil d'extrémité, une gorge dans laquelle est inséré le fil, ladite gorge étant pratiquée sur le support isolant à partir des chignons de sortie de bobine. Selon un autre aspect de l'invention, les moyens de fixation comportent, pour au moins un fil d'extrémité, une partie de clipsage. Selon un autre aspect de l'invention, le moyen de guidage comporte, pour au moins un fil d'extrémité, un canal dans lequel est inséré le fil, ledit canal étant pratiqué sur le support isolant à partir des chignons de sortie de bobine jusqu'au niveau de la zone du module électrique qui comporte des pôles ou bornes de connexion aux fils d'extrémité. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'aide de la description et des dessins qui sont - la Figure 1 : une vue en coupe schématique d'un arrangement stator et module électrique selon l'étant de la technique et décrite plus haut ; - la Figure 2 : une vue en coupe schématique d'un arrangement stator et module électrique selon l'invention; - la Figure 3 : une vue en coupe d'une première variante des moyens de fixation ; - la Figure 4 : une vue en coupe d'une seconde variante des moyens de fixation ; - la Figure 5 : une vue en coupe d'une troisième variante des moyens de fixation. A la Figure 2, on a représenté avec les mêmes numéros de référence les éléments repris par l'invention de l'état de la technique et une description supplémentaire en sera omise. L'élément isolant 2 ne porte plus de languettes conductrices à crochets pour la fixation des fils d'extrémité des bobinages. Au contraire, les fils d'extrémité sont eux mêmes les éléments conducteurs qui permettent le raccordement électrique entre les bobinages comme moyens pour engendrer ou capter un champ magnétique tournant au module électrique. Mais, pour parvenir à un résultat industriel acceptable, les fils doivent être - fixés de façon à ne pas se déplacer au voisinage des chignons 6, et - guidés vers les pôles ou bornes de connexion du module électrique puisque ce sont des conducteurs relativement minces et fragiles. Dans un mode de réalisation préféré, le diamètre du conducteur, réalisé en un fil de cuivre fait moins de 1 millimètre (0,8mm). L'isolant de protection du fil, de l'émail en général, est enlevé. Dans un mode de réalisation, l'émail est enlevé mécaniquement, par brossage notamment. Dans un autre mode de réalisation, l'émail de l'extrémité du fil est enlevé par action chimique, à l'aide d'un solvant approprié. Dans un autre mode de réalisation, l'émail de l'extrémité du fil est enlevé par fusion au moment de la soudure à chaud de l'extrémité du fil sur la piste ou sur le plot de connexion concerné sur le circuit imprimé sur lequel est exécuté le module électronique (dit aussi module électrique) de puissance du moteur. Pour réaliser ces fonctions, le support isolant 2 comporte des moyens de fixation 20 et des moyens de guidage 21 de chaque fil d'extrémité. Dans un premier mode de réalisation, le moyen de fixation 20 d'un fil d'extrémité 7 a été détaillé à la Figure 3. I1 consiste en un moyen de coincement. Le coincement est réalisé par une gorge. La gorge peut être constituée par une fente en forme de V, pratiquée sur la surface périphérique du support isolant 2. Le fil d'extrémité 7 est inséré à l'intérieur de la fente en V, puis poussé à force jusqu'à réaliser une déformation 24 des parois latérales de la fente 23. Le coincement est obtenu lors de la fabrication du stator à l'aide d'un doigt mobile de l'appareil de montage qui après avoir sélectionné le fil d'extrémité 7, l'introduit dans la fente 23 et l'y pousse jusqu'au coincement. Dans un mode préféré de réalisation, le moyen de fixation est localisé peu après la sortie du fil d'extrémité du chignon des bobines. L'insertion du fil d'extrémité dans son moyen de fixation peut être réalisée avant le montage du support isolant sur le stator, en particulier pour permettre de disposer les moyens de fixation des fils d'extrémité dans des zones inacessibles une fois l'ensemble monté dans le stator, par exemple dans l'espace à l'intérieur des chignons. L'insertion peut aussi être réalisée après le montage du support isolant, notamment pour permettre d'avoir une partie libre des fils d'extrémité aussi tendue que possible. A la Figure 4, on a représenté un autre mode de réalisation du moyen de fixation d'un fil d'extrémité. Le moyen de fixation est constitué par un clipsage. Dans un exemple de réalisation, la zone du support isolant qui doit recevoir des moyens de fixation, reçoit des clips chacun présentant des bras 25a, 25b, qui sont escamotés lors de l'insertion 26 du fil 7 et relâchés 27 et 28 (vers la position en tirets) de façon à empêcher le fil de s'écarter du corps de l'élément isolant 2. Les bras 25a et 25b sont mobiles vers la surface du support 2 à l'aide de charnières 29 et 30, qui, quand le support isolant est en matériau élastique, sont constituées par des amoindrissements locaux de matière. Pour le maintien du fil d'extrémité 7, on prévoit additionnellement une empreinte 31 dans laquelle vient se loger le fil d'extrémité 7. A la Figure 5, on a représenté un autre mode de réalisation d'un moyen de fixation selon l'invention. Le support isolant 2 est aussi muni d'une pièce supplémentaire, dite pièce de fixation, notamment en forme d'anneau 25, qui est insérée au dessus des fils d'extrémité 7 dans la zone convenable sur le support et qui vient se coincer sur une partie convenablement conformée du support isolant 2 proprement dit. Dans un exemple préféré de réalisation, le trou central 34 de la pièce de fixation 35 est en perce conique qui vient s'adapter par coincement sur l'accumulation des fils d'extrémité comme le fil 7 posée sur la périphérie ellemême de forme conique 36 du support isolant 2. I1 est bien entendu possible de pratiquer des moyens de fixation supplémentaires sur l'une ou les deux parties composant le support isolant 2, 35. La pièce de fixation annulaire 35 peut être solidarisée du support isolant par vissage, collage, soudage ou autrement. Dans le mode de réalisation de la Figure 2, ou dans celui de la Figure 5, le moyen de guidage est constitué par un canal 21 percé sur la périphérie du support isolant 2. Le canal 21 peut être à surface libre, le fil d'extrémité 7 apparaissant librement, ou à surface recouverte, notamment par une résine ou une colle qui permet de masquer et/ ou de protéger le fil d'extrémité 7. L'extrémité 22 du fil d'extrémité est ainsi guidée à travers un trou 10 percé sur la plaque de fermeture 11 du module électrique 12 de façon à parvenir au voisinage du pôle ou borne de connexion concerné (non représenté au dessin) du module électronique. Dans un mode de réalisation, chaque fil ou groupe de fils d'extrémité des bobinages du stator est amené dans le module électronique par un trou 10 qui lui correspond. L'extrémité du support isolant qui fait face à la plaque de fermeture est munie d'avancées (non représentées au dessin) dont chacune est destinée à pénétrer à travers le trou 10 qui lui correspond. Les moyens de fixation 21 des fils d'extrémité sont prolongés sur ces avancées. De cette façon, on réduit le surface totale des trous de passage de façon à réduire l'affaiblissement de la plaque de fermeture 11 qui en résulte. Ici, on constate que le support isolant est une pièce mécanique unique qui est disposée sur le stator. Une seule opération est donc nécessaire. Dans certaines applications, on peut avoir avantage à disposer des fils d'extrémité de plusieurs cotés de la machine électrique. En particulier, dans le cas d'une machine axiale, les moyens pour engendrer ou capter le champ tournant au stator présentent deux chignons sur les bobines de chaque coté du stator. Pour accueillir des fils d'extrémité venant de l'un ou l'autre des chignons, le support isolant comporte une partie associée au chignon droit d'un coté du stator, et un une partie associée au chignon gauche de l'autre coté du stator. Il est donc constitué en deux moitiés qui peuvent être identiques. Le stator de l'invention peut être appliqué à une machine électrique notamment à champs tournants. En particulier, cette machine peut être motrice ou génératrice. Dans un exemple d'application préféré, la machine électrique est un moteur à commutation électronique équipé d'un module de gestion des commutations des bobines. Le stator de l'invention est placé à l'intérieur d'une cloche rotorique équipé d'aimants permanents. La cloche rotorique sert à entraîner une charge mécanique comme la turbine d'un groupe motoventilateur d'une installation de refroidissement d'un moteur thermique de véhicule, ou de climatisation de l'habitacle d'un véhicule. REVENDICATIONS 1. Stator pour machine électrique tournante associé à un module électrique (12) qui comporte des fils de connexion de moyens pour engendrer ou capter un champ magnétique tournant et qui sont disposés sur le stator, caractérisé en ce qu'il comporte un support isolant (2) des fils de connexion (7) qui est doté d'un moyen de fixation mécanique (20 ; 25 ; 35) de chaque fil (7) ainsi que d'au moins un moyen de guidage (21) de chacun des dits fils de connexion jusqu'à des bornes ou pôles du dit module électrique (12). 2. Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support isolant (2) est unique pour l'ensemble des fils de connexion disposés au stator. 3. Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support isolant (2) comporte au moins deux parties disposées de part et d'autre des moyens pour engendrer ou capter un champ magnétique tournant. 4. Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de fixation des fils de connexion est constitué par au moins une pièce électriquement isolante (35), qui est disposée par dessus le support isolant (2) et qui lui est solidarisée par collage, vissage, soudage ou autrement, pour devenir une partie intégrante du support isolant (2) en fixant les fils d'extrémité (7) des moyens (5, 6) pour engendrer ou capter un champ magnétique tournant. 5. Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de fixation comporte, pour au moins un fil d'extrémité, une gorge (20) dans laquelle est inséré le fil (7), ladite gorge (20) étant pratiquée sur le support isolant (2) à partir des chignons de sortie de bobine. 6. Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de fixation comportent, pour au moins un fil d'extrémité (7), une partie de clipsage (25a, 25b). 7. Stator selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie de clipsage comporte au moins un bras escamotable (25a,25b) lors de l'insertion du fil (26) dans une gorge (31) l'entourant partiellement. 8. Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de guidage comporte, pour au moins un fil d'extrémité, un canal (21) dans lequel est inséré le fil, ledit canal étant pratiqué sur le support isolant à partir des chignons de sortie de bobine jusqu'au niveau de la zone du module électrique qui comporte des pôles ou bornes de connexion aux fils d'extrémité. 9. Machine électrique, comme un moteur à commutation électronique, notamment pour entraîner un groupe motoventilateur notamment pour refroidissement ou pour climatisation, caractérisée en ce qu'elle comporte un stator associé à un module électrique et constitué selon l'une des revendications précédentes. 10. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que le stator est disposé à l'intérieur d'une cloche rotorique, notamment pour application à un groupe motoventilateur notamment pour refroidissement ou pour climatisation.