Brevet FR2738414A1 — publié le 19970307

I L'invention concerne une machine électrique notam- ment alternateur comprenant un stator avec un paquet de tôles muni de plusieurs enroulements logés dans des rainures du pa- quet de tôles et des têtes d'enroulement dépassant axialement à la périphérie du paquet de tôles du stator et dont des segments d'enroulement se croisent. Etat de la technique. Il est connu que les machines électriques en forme d'alternateur comportent un rotor et un stator, le rotor étant un rotor polaire à griffes. Le stator comprend un paquet de tô- les entourant le rotor à griffes polaires; les enroulements sont prévus par exemple sur un tracé en méandres dans le paquet de tôles du stator. Les enroulements sont placés dans des rai- nures du paquet de tôles et présentent des têtes d'enroulement qui dépassent axialement du contour du paquet de tôles. Pour éviter que les fils d'enroulement, vernis, ne soient dénudés par les chocs et les vibrations dans certaines conditions d'utilisation de la machine électrique, il est connu d'impré- gner les enroulements en les immergeant par exemple complète- ment dans une résine d'imprégnation. Après prise de la résine d'imprégnation, on a un ensemble compact composé par les enrou- lements. Il est en outre connu de remplacer l'imprégnation par immersion dans un bain, de prévoir un enroulement autour des spires. On a constaté que les machines électriques à la fois imprégnées ou munies d'enroulements, développaient pendant leur fonctionnement, un bruit beaucoup plus important que celui des machines électriques dont les enroulements n'étaient pas imprégnés ni entourés d'un bandage, c'est-à-dire dont les en- roulements étaient placés librement dans le paquet de tôles du stator. Toutefois, dans le cas d'enroulements placés librement, on a l'inconvénient en particulier au niveau des fils d'enroulement qui se croisent, de risquer le dénudage par usure et ainsi des courts-circuits. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une machine électrique du type-défini ci-dessus, caractérisée en ce que les têtes des en- roulements sont imprégnées pour laisser une zone non imprégnée entre le paquet de tôles et l'imprégnation. La machine électrique selon l'invention offre l'avantage de comporter des enroulements protégés contre le dé- nudage par usure et qui en outre n'engendrent qu'un faible bruit. Comme les têtes d'enroulement sont imprégnées de façon à laisser entre le paquet de tôles de stator et l'imprégnation, une zone sans imprégnation, il est possible, de manière avanta- geuse, notamment au niveau des têtes d'enroulement, de protéger les zones critiques existantes contre le dénudage et de décou- pler les têtes d'enroulement par rapport au paquet de tôles par la zone sans imprégnation pour éliminer la mise en résonance de l'ensemble du stator et réduire ainsi le bruit qui pourrait en résulter. Globalement, les machines électriques munies d'une imprégnation selon l'invention, présentent un comportement avantageux sur le plan de l'amortissement vis-à-vis des os- cillations engendrées pendant le fonctionnement. Dans des con- ditions normales on évite également toute imprégnation des rainures pour les cordons d'enroulement. Selon un autre développement de l'invention, il est prévu le cas échéant qu'en plus de l'imprégnation exclusive des têtes d'enroulement, les cordons d'enroulement passant par les rainures du paquet de tôles du stator sont prises dans un pa- pier pré-imprégné constituant une isolation de rainure, qui li- bère une résine d'imprégnation lorsque la machine électrique est suffisamment chaude. Ceci améliore le transfert thermique entre les fils de l'enroulement; le paquet de tôles du stator et en particulier les fils d'enroulement extérieurs, collés à l'isolation de rainure, évacuent plus intensément la chaleur par le papier vers le paquet de tôles du stator. L'évacuation de la chaleur du paquet de tôles se fait de manière connue par exemple à l'aide d'un ventilateur. Ce moyen complémentaire assure que même des machines électri- ques travaillant avec des plages thermiques critiques peuvent recevoir une imprégnation selon l'invention pour la tête d'enroulement tout en conservant un transfert thermique suffi- sant entre les cordons de l'enroulement et le paquet de tôles du stator. L'amortissement ou le comportement oscillant de la machine électrique peut également être assuré dans ce cas par les zones sans imprégnation entre le paquet de tôles de stator et les têtes d'enroulement. Dessins. La présente invention sera décrite ci-après de ma- nière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation re- présenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue partielle schématique d'un alternateur à griffes polaires, - la figure 2 montre les courbes de vibration de différents alternateurs, - la figure 3 montre les courbes du bruit de diffé- rents alternateurs. Description de l'exemple de réalisation. La figure 1 montre schématiquement l'alternateur 10. Cette figure ne montre que les parties principales néces- saires à la compréhension de l'invention sans vue détaillée pour des raisons de simplification. L'alternateur 10 comporte, comme cela est indiqué en trait interrompu, un rotor à griffes polaires 14 montées solidairement en rotation sur un axe de ro- tor 12. Le rotor à griffes polaires 14 comporte les griffes po- laires 18 dans une première roue polaire 16 et des griffes polaires 22 partant d'une seconde roue polaire 20. Les griffes polaires 18 et 22 sont réalisées de manière connue en forme de doigts répartis alternativement à la périphérie du rotor à griffes polaires 14. L'alternateur 10 comporte un autre stator 24 formé par un paquet de tôles 26 relié à un boîtier non re- présenté. Le paquet de tôles de stator 26 entoure le rotor à griffes polaires 14, coaxialement par rapport à l'axe 12. Le paquet de tôles 26 porte des enroulements 28 indiqués schémati- quement et qui sont logés dans des rainures non représentées du paquet de tôles 26. Les enroulements 28 sont répartis selon une forme de méandres à la périphérie du paquet de tôles 26 donnant des têtes d'enroulement 30 dépassant du paquet de tôles 26. Comme l'alternateur 10 comporte globalement trois enroulements séparés, il en résulte que les têtes 30 des différents enroule- ments 28 se croisent plusieurs fois à la périphérie du paquet de tôles 26. Pour expliciter cela, le dessin montre schémati- quement deux enroulements 28 et leurs têtes d'enroulement 30. Les têtes d'enroulement 30 ont une zone imprégnée 32 comme cela est représenté par les hachures à la figure 1. L'imprégnation 32 est réalisée pour laisser une zone 34 sans imprégnation entre le paquet de tôles 26 et l'imprégnation 32. Ainsi, les enroulements 28 ne comportent pas d'imprégnation dans les rainures du paquet de tôles 26 ni dans la zone sans imprégnation 34; l'imprégnation se limite exclusivement aux têtes d'enroulement 30. La zone 34 sans imprégnation a une lon- gueur "1". L'imprégnation 32 des têtes 30 est réalisée par exemple par immersion du paquet de tôles de stator 26 terminé, muni des enroulements 28, dans un bain d'imprégnation d'une ré- sine. L'immersion des têtes d'enroulement 30 se fait sur une profondeur t choisie pour laisser subsister une zone sans im- prégnation 34 de longueur 1. La longueur "1" est égale à au moins 1 mm. Après durcissement de la résine d'imprégnation, les têtes 30 des enroulements 28 sont reliées rigidement pour que, lorsque l'alternateur 10 fonctionne comme prévu, les différents fils des enroulements 28 ne puissent se déplacer les uns par rapport aux autres. On évite que les fils, en particulier ceux qui se croisent dans les enroulements 28, ne puissent se dénu- der par frottement. Les têtes d'enroulement 30 sont découplées sur le plan des vibrations par rapport au paquet de tôles de stator 26 grâce à la zone 34 sans imprégnation. On évite ainsi de trans- mettre les vibrations en particulier les vibrations de réso-30 nance développant le bruit dans l'alternateur 10. Suivant l'importance de l'enroulement, on a un découplage suffisant pour les vibrations si la longueur "1" est comprise entre 0,1 et 2 mm. Les figures 2 et 3 montrent ce comportement des vi- brations et du bruit par des schémas comparés de trois courbes. La référence a (trait plein) correspond à une courbe prise sur un alternateur 10 ayant un enroulement à imprégnation complète, c'est-à-dire à la fois les têtes d'enroulement 30 et les cor- dons d'enroulement passant dans les rainures du paquet de tôles de stator 26 sont imprégnés complètement d'une résine d'imprégnation. Les enroulements 28 et le paquet de tôles de stator 26 forment alors un enroulement compact. La référence "b" (ligne en trait interrompu) désigne une courbe correspon- dant à un alternateur 10 dont les enroulements 28 ne sont pas complètement imprégnés. La référence c (ligne de points) cor- respond à une courbe d'un alternateur 10 selon l'invention; dans ce cas, comme le montre la figure 1, seules les têtes d'enroulement 30 sont imprégnées en laissant un intervalle 34 sans imprégnation. Les mesures des vibrations représentées à la figure 2 sont faites par une mesure dite à point de commande, pour laquelle la fonction de transfert est représentée comme module (A/F), en décibels par rapport à la fréquence. Par comparaison des courbes caractéristiques, il apparaît clairement que les vibrations provoquées par les chocs du stator 24 d'un alterna- teur 10 dont les têtes d'enroulement 30 sont imprégnées selon l'invention présentent le meilleur amortissement. Il en ré- suite, comme le montre la courbe caractéristique de la figure 3, que le niveau de bruit GP de l'alternateur 10 en décibels, en fonction de la vitesse de rotation, présente le comportement le plus favorable dans le cas de l'alternateur 10 imprégné se- lon l'invention. Lorsque la vitesse de rotation de l'alter- nateur 10 augmente, la différence de niveau de bruit par rap- port à un paquet de tôles complètement imprégnées ou à un pa- quet de tôles de stator 26 non complètement imprégnées devient de plus en plus importante. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Machine électrique notamment alternateur comprenant un sta- tor avec un paquet de tôles muni de plusieurs enroulements lo- gés dans des rainures du paquet de tôles et des têtes d'enroulement dépassant axialement à la périphérie du paquet de tôles du stator et dont des segments d'enroulement se croisent, caractérisée en ce que les têtes (30) des enroulements (28) sont imprégnées pour lais- ser une zone (34) non imprégnée entre le paquet de tôles (26) et l'imprégnation (32). 2 ) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone (34) non imprégnée a une longueur (1) définie par la profondeur d'immersion (t) des têtes d'enroulement (30) dans un bain d'imprégnation. 3 ) Machine électrique selon la revendication 2, caractérisée en ce que la longueur (1) est comprise entre 0,1 mm et 2 mm et de préfé- rence égale à 1 mm. 4 ) Machine électrique selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que les cordons d'enroulement (28) dans les rainures du paquet de tôles (26) sont entourés de papier pré-imprégné. ) Machine électrique selon la revendication 4, caractérisée en ce que on règle une imprégnation des cordons d'enroulement par du pa- pier pré-imprégné sensible à la chaleur, lorsqu'on atteint une température prédéterminée dans le paquet de tôles (26) de la machine électrique. 6 ) Machine électrique selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que l'imprégnation des têtes d'enroulement (30) et l'imprégnation éventuelle des cordons d'enroulement dans les rainures du pa- quet de tôles sont séparées par une zone (34) sans imprégna- tion.5