Brevet FR2791191A1 — publié le 20000922

NOYAU DE STATOR POUR GÉNERATEUR À COURANT ALTERNATIF DE VEHICULE ET PROCÉDÉ POUR SA FABRICATION Arrière-plan de l'invention La présente invention concerne un noyau de stator pour un générateur à courant alternatif à monter sur un véhicule et un procédé pour sa fabrication. La figure 7 est une vue en coupe d'un générateur À COURANT ALTERNATIF de la technique antérieure. Ce générateur à courant alternatif comprend un boîtier 3 formé en raccordant un support avant en aluminium 1 et un support arrière en aluminium 2 par l'intermédiaire d'un boulon 3B, un arbre 5 placé dans le boîtier 3 et équipé d'une poulie 4 afin de recevoir le couple d'un moteur transmis à partir d'une courroie à une extrémité, un rotor de type randol 6 fixé à l'arbre 5, des ventilateurs 6F fixés sur les deux côtés du rotor 6, un stator 7A fixé sur la paroi intérieure du boîtier 3, des bagues collectrices 8, fixées à l'autre extrémité de l'arbre 5, pour fournir un courant au rotor 6, une paire de balais 9 et 9 qui coulissent en contact avec les bagues collectrices 8, un porte-balai permettant de stocker les balais 9 et 9, un redresseur 11, connecté électriquement au stator 7A, afin de redresser un courant alternatif généré dans le stator 7A en un courant continu, un dissipateur de chaleur 12 fixé au porte-balai 10 et un régulateur 13, fixé au dissipateur de chaleur 12, afin de réguler une tension alternative générée dans le stator 7A. Les références 14a et 14b correspondent à des paliers et la référence 15 correspond à des supports permettant de raccorder le générateur à courant alternatif au moteur. Le rotor 6 ci-dessus comprend une bobine de rotor 6A permettant de générer un flux magnétique avec un courant fourni et un noyau polaire 6B couvrant la bobine de rotor 6A et formant un pôle magnétique avec le flux magnétique. Le noyau polaire 6B se compose d'une paire d'unité de noyau polaire 6x et d'unité de noyau polaire 6y qui s'engagent l'une avec l'autre. Les unités de noyau polaire 6x et 6y sont constituées de fer et possèdent des pâles magnétiques à griffes 62 et 62, respectivement. Le stator 7A comprend un noyau de stator 17A et une bobine de stator 17B formée d'un conducteur enroulé autour du noyau de stator 17A. Un courant alternatif est généré dans la bobine de stator 17B par la rotation du rotor 6 en fonction des modifications du flux magnétique de la bobine de rotor 6A. Dans le générateur à courant alternatif de véhicule décrit ci- dessus, un courant est fourni à la bobine de rotor 6A par une batterie (non représentée) par l'intermédiaire des balais 9 et 9 et des bagues collectrices 8 afin de générer un flux magnétique. Parallèlement, la poulie 4 est entraînée par le moteur et l'arbre 5 fait tourner le rotor 6, ce qui fournit un champ magnétique rotatif à la bobine de stator 17B afin de générer une force électromotrice dans la bobine de stator 17B. Cette force électromotrice à courant alternatif est redressée en un courant continu par les diodes 16 et 16 du redresseur 11, le courant continu est régulé par le régulateur 13 et le courant continu régulé est chargé dans la batterie. La figure 8 est une vue en coupe d'un générateur à courant alternatif sans balai pour véhicule de la technique antérieure. Les éléments identiques ou correspondant à ceux de la figure 7 portent les mêmes chiffres de référence et leur description est omise. Dans le cas de ce générateur à courant alternatif sans balai pour véhicule, lorsque le moteur démarre, un courant d'excitation est fourni par la batterie à une bobine d'excitation placée dans un noyau d'excitation 19 en passant par un régulateur 13A et les unités de noyau polaire 6x et 6y du rotor 6 tournent sous l'effet de la rotation de l'arbre 5, et de ce fait une force électromotrice est produite dans la bobine de stator 17B du stator 7A. Cette force électromotrice à courant alternatif est redressée en un courant continu par les diodes 16 et 16 du redresseur 11, le courant continu est régulé par le régulateur 13A et le courant continu régulé est chargé dans la batterie. La figure 9 est une vue en perspective schématique représentant un exemple de noyau de stator 17A utilisé dans le générateur à courant alternatif de véhicule de la technique antérieure représenté sur les figures 7 et 8. Le noyau de stator 17A ayant une épaisseur prédéterminée S dans une direction de feuilletage est construit par enroulement d'une unique tôle en fer longue 17a qui est emboutie comme le montre la figure en spirale de telle manière que les couches de tôle soient placées les unes sur les autres afin de former un cylindre et le cylindre est soudé en plusieurs emplacements sur sa périphérie dans la direction de feuilletage. La tôle 17a possède des évidements 17b formant des fentes 20 et des évidements 17c formant des rainures de protection de boulon 21 après la formation des couches. La figure 11 est une vue en plan schématique du noyau de stator 17A. Sur la figure 9, quatre points de soudage sont fournis sur la périphérie à des intervalles de 90 environ sur la base du centre du cylindre. D'une manière générale, quatre points de soudage sont fournis pour assurer la résistance de l'ensemble de noyau. Le soudage est exécuté de manière linéaire de l'extrémité supérieure vers l'extrémité inférieure de la périphérie du cylindre avec un gabarit se déplaçant dans la direction de laminage du cylindre lorsque le cylindre est pris entre des mâchoires pour amener les couches de tôle 17a en contact les unes avec les autres. Une bobine de première phase, une bobine de deuxième phase et une bobine de troisième phase sont insérées dans les fentes respectives 20 du noyau de stator 17A représenté sur la figure 9 afin de constituer le stator 7A représenté sur la figure 12 afin d'induire un courant alternatif triphasé. La bobine de chaque phase est insérée dans une fente sur trois. Des conducteurs 17e constituant la bobine sont fixés dans chaque fente 20 avec un vernis 22 comme le montre la figure 13 et le côté ouvert de la fente 20 est scellé à l'aide d'une résine 23. En enroulant la tôle longue 17a perforée comme indiqué sur la figure 10 en spirale de telle manière que les couches de tôle soient placées les unes sur les autres, une pluralité de rainures de protection de boulon 21 est formée de manière linéaire sur la périphérie du noyau de stator 17A de façon qu'elles soient continues dans une direction verticale et parallèles à la direction de feuilletage de la tôle 17a. Les rainures de protection de boulon 21 sont formées à des intervalles de 10 , par exemple, sur la base du centre du noyau de stator 17A. Outre le procédé susmentionné, le noyau de stator ayant une épaisseur prédéterminée peut être construit en plaçant une pluralité de tôles en anneau les unes sur les autres afin de former un cylindre et en soudant la périphérie du cylindre en plusieurs emplacements de la manière décrite ci-dessus. Résumé de l'invention Selon le noyau de stator 17A décrit ci-dessus de la technique antérieure, la périphérie du cylindre est soudée de manière linéaire (parallèlement aux rainures de protection de boulon 21 cidessus) dans la direction de feuilletage de la tôle, de manière continue de l'extrémité supérieure à l'extrémité inférieure du cylindre. Donc, lorsque la force d'aspiration entre le rotor 6 et le stator 7A est appliquée au noyau de stator 17A, un problème apparaît, à savoir que le stator 7A génère un mode de vibration dans un sens radial dans l'ensemble, la partie soudée de manière linéaire servant de joint favorisant l'apparition de ce mode de vibration comme le montre la figure 14. La demande de brevet japonais déposée n 53-141410 décrit un noyau de stator 30 dans lequel une partie non soudée 31 est partiellement formée comme indiqué sur la figure 15. Des parties soudées, qui sont continues dans une direction verticale, sont formées en différents points de soudage sur la périphérie du noyau de stator ayant une épaisseur prédéterminée S. Cependant, dans ce noyau de stator 30, des parties soudées 32 continues dans une direction verticale sont formées de manière concentrée en chaque point de soudage et on ne peut pas dire que les parties soudées 32 sont réparties dans la direction périphérique et la direction verticale du noyau de stator. Donc, les parties soudées 32 servent de joints et un mode de vibration est toujours produit au niveau de certains joints car les joints ne disparaissent pas et, dans un générateur de véhicule, une quantité d'éléments qui ont une large plage de vitesses de rotation. Comme le montre la figure 16, la demande de brevet japonais publiée nO 54-124845 décrit un noyau de stator fabriqué en formant des parties soudées obliques 41 sur la périphérie en zigzag. Même dans ce cas, du fait que les extrémités supérieure et inférieure de la partie soudée 41 sont proches l'une de l'autre, les rigidités des extrémités supérieure et inférieure de la partie soudée 41 sont élevées et des joints ne peuvent pas être complètement éliminés. C'est pourquoi un mode de vibration est encore généré. Un objet de la présente invention, qui a pour but de résoudre le problème ci-dessus de la technique antérieure, est de fournir un noyau de stator qui produit à peine le joint de vibration dans un sens radial et peut supprimer un mode de vibration et un procédé pour sa fabrication. Selon un premier aspect de la présente invention, un noyau de stator pour un générateur à courant alternatif de véhicule est fourni, qui est formé en cylindre en enroulant une tôle métallique et qui possède des parties soudées permettant de fixer la tôle sur la partie extérieure ou la partie intérieure du cylindre, dans lequel le stator possède une pluralité de parties soudées formées sur la partie extérieure ou intérieure du cylindre, de l'extrémité supérieure à l'extrémité inférieure du cylindre dans la même direction diagonale à la direction de feuilletage de la tôle. Le noyau de stator est fabriqué en exécutant un soudage une pluralité de fois sur la partie extérieure ou intérieure du cylindre de l'extrémité supérieure à l'extrémité inférieure du cylindre dans la même direction diagonale à la direction de feuilletage de la tôle. Selon un autre aspect de la présente invention, un noyau de stator est fourni, dans lequel une pluralité de groupes de parties soudées, chaque groupe étant formé sur une partie de la partie extérieure ou intérieure du cylindre de l'extrémité supérieure à l'extrémité inférieure du cylindre parallèlement à la direction de feuilletage de la tôle en différents emplacements dans une direction périphérique et une direction verticale, est formée sur la partie extérieure ou intérieure du cylindre dans la même direction. Ce noyau de stator est fabriqué en exécutant un soudage une pluralité de fois sur une partie de la partie extérieure ou intérieure du cylindre de l'extrémité supérieure à l'extrémité inférieure du cylindre parallèlement à la direction de laminage de la tôle en différents emplacements dans une direction périphérique et une direction verticale et en exécutant cet ensemble de travaux de soudage une pluralité de fois sur la partie extérieure ou intérieure du cylindre dans la même direction. Les objets susmentionnés et d'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: Brève description des dessins annexés La figure 1 est une vue en perspective schématique d'une structure de noyau formant le noyau de stator de l'exemple 1 selon le mode de réalisation 1 de la présente invention; la figure 2 est un schéma représentant l'effet du noyau de stator de l'exemple 1; la figure 3 est un schéma représentant l'effet du noyau de stator de l'exemple 1; la figure 4 est une vue en perspective schématique du noyau de stator de l'exemple 2 selon le mode de réalisation 1 de la présente invention; la figure 5 est une vue en perspective schématique du noyau de stator de l'exemple 3 selon le mode de réalisation 1 de la présente invention; la figure 6 est une vue en perspective schématique du noyau de stator selon le mode de réalisation 2 de la présente invention; la figure 7 est une vue en coupe d'un générateur 'à courant alternatif pour véhicule de la technique antérieure; la figure 8 est une vue en coupe d'un générateur à courant alternatif sans balai pour véhicule de la technique antérieure la figure 9 est une vue en perspective schématique représentant un exemple de noyau de stator de la technique antérieure; la figure 10 est schéma représentant une tôle formant le noyau de stator de la technique antérieure; la figure 11 est une vue en coupe du noyau de stator de la technique antérieure; la figure 12 est une vue en coupe représentant un autre exemple du noyau de stator de la technique antérieure; la figure 13 est une vue en coupe partielle représentant la relation entre un conducteur de bobine et une fente; la figure 14 est un schéma permet de résoudre le problème de la technique antérieure; la figure 15 est une vue latérale représentant un autre exemple du noyau de stator de la technique antérieure; et la figure 16 est une vue en perspective représentant encore un autre exemple de bobine de stator de la technique antérieure. Description détaillée des modes de réalisation préférés Mode de réalisation 1 Un noyau de stator selon le mode de réalisation 1 de la présente invention possède une pluralité de parties soudées formées sur la périphérie d'un cylindre de l'extrémité supérieure à l'extrémité inférieure du cylindre dans la même direction diagonale à la direction de feuilletage de la tôle. Cela signifie que ce noyau de stator est fabriqué en exécutant une pluralité de travaux de soudage sur la périphérie du cylindre dans la même direction diagonale à la direction de feuilletage de la tôle. Exemple 1 La figure 1 est une vue en perspective schématique d'un noyau de stator 7 ayant une pluralité de parties soudées formées sur la périphérie d'un cylindre de l'extrémité supérieure à l'extrémité inférieure du cylindre dans la même direction diagonale à la direction de feuilletage de la tôle 17a. Les éléments identiques ou correspondant à ceux de la technique antérieure de la figure 9 portent les mêmes chiffres de référence. Dans cet exemple 1, du fait que les extrémités supérieures 72t des parties soudées 72 sont espacées les unes des autres à des intervalles de 45 sur la base du centre du cylindre, huit parties soudées sont formées sur la périphérie du cylindre dans la même direction diagonale à la direction de feuilletage de la tôle 17a. L'extrémité supérieure 72t et l'extrémité inférieure 72u des parties soudées adjacentes 72 sont alignées l'une par rapport à l'autre dans le sens de la périphérie. Le soudage peut être exécuté avec un gabarit de soudage se déplacant dans la direction de feuilletage du cylindre, alors que le cylindre est tourné après avoir été pris entre des mâchoires afin que les couches de tôle 17a soient mises en contact les unes avec les autres. Lorsque le bruit électromagnétique d'un générateur, comprenant le noyau de stator 7 de l'exemple 1 ci-dessus, est mesuré et comparé au bruit électromagnétique d'un générateur comprenant le noyau de stator 17A de la technique antérieure, la valeur crête d'un élément à haute fréquence indésirable diminue. Ainsi, l'effet de réduction du bruit électromagnétique est obtenu. Etant donné qu'une fréquence caractéristique avec laquelle le stator lui- même résonne comprend principalement 30 ou 36 éléments, l'effet du noyau de stator 7 pour chacun des éléments est représenté sur les figures 2 et 3. La figure 2 représente le résultat comparatif d'une fréquence à 30 éléments. Une ligne pleine X indique le niveau du bruit électromagnétique des 30 éléments du générateur comprenant le noyau de stator 7 du mode de réalisation 1 et une ligne pointillée Y indique le niveau du bruit électromagnétique des 30 éléments du générateur comprenant le noyau de stator 17A de la technique antérieure. Il apparaît à partir de la figure 2 que le niveau (dB) du bruit électromagnétique des 30 éléments (3400 ( c) x 1/60 x (Hz)) lorsque le rotor tourne environ 3400 fois ou le niveau du bruit électromagnétique des 30 éléments lorsque le rotor tourne environ 7600 fois est nettement inférieur à celui de la technique antérieure. La figure 3 représente le résultat comparatif du bruit électromagnétique de 36 éléments. Une ligne pleine X indique le niveau du bruit électromagnétique des 36 éléments du générateur comprenant le noyau de stator 7 du mode de réalisation 1 et une ligne pointillée Y indique le niveau du bruit électromagnétique des 36 éléments du générateur comprenant le noyau de stator 17A de la technique antérieure. Il apparaît à partir de la figure 3 que le niveau du bruit électromagnétique des 36 éléments est presque entièrement inférieur à celui de la technique antérieure. On voit également que le niveau du bruit électromagnétique des 36 éléments lorsque le rotor tourne environ 4000 fois est nettement inférieur à celui de la technique antérieure. Donc, selon le noyau de stator 7 de l'exemple 1, il apparaît que le joint de vibration dans une direction radiale est à peine généré et qu'un mode de vibration peut être supprimé. Selon le noyau de stator de l'exemple 1, du fait que les parties soudées ayant une haute rigidité sont réparties au hasard dans une direction de feuilletage (la direction verticale sur la figure 1 ou une direction de l'arbre lorsque le noyau de stator est installé dans le générateur) et une direction périphérique, un noyau de stator 7, qui génère à peine le joint de vibration dans une direction radiale et peut supprimer un mode de vibration, peut être obtenu. Selon un procédé de fabrication du noyau de stator de l'exemple 1, le noyau de stator 7 ayant l'effet ci- dessus peut être fabriqué. Exemple 2 Dans l'exemple 1, huit parties soudées 72 sont formées à des intervalles de 45 sur la base du centre du cylindre. Dans cet exemple, comme le montre la figure 4, des parties soudées en diagonale 73 sont formées à des intervalles de 85 sur la base du centre du cylindre et un espace ayant un angle de 5 est formé dans une direction périphérique entre l'extrémité supérieure 73t et l'extrémité inférieure 73u des parties soudées adjacentes 73. Dans ce cas, quatre parties soudées 73 sont formées dans la même direction diagonale à la direction de feuilletage de la tôle 17a. Le procédé de soudage de l'exemple 2 est le même que celui de l'exemple 1. Dans cet exemple 2, l'espace est formé dans la direction périphérique entre l'extrémité supérieure 73t et l'extrémité inférieure 73u des parties soudées adjacentes 73. En d'autres termes, l'extrémité supérieure 73t et l'extrémité inférieure 73ud des parties soudées adjacentes 73 ne se chevauchent pas dans la direction de feuilletage et donc cela rend plus difficile que dans l'exemple 1 la production du joint de vibration dans une direction radiale. Les parties soudées de l'exemple 1 et de l'exemple 2 sont formées le long de lignes droites diagonales comme le montre la figure 5 lorsqu'elles sont développées. Exemple 3 Lorsque la largeur W d'une ou plusieurs rainures de protection de boulon 21 est utilisée comme espace dans l'exemple 2 comme le montre la figure 5, l'effet suivant est obtenu en plus de l'effet de l'exemple 2. Cela signifie que, lorsque la rainure de protection de boulon 21 est soudée, il est possible qu'un remplissage puisse faire obstacle au raccordement du support avant 1 et du support arrière 2 par l'intermédiaire du boulon 3B. Donc, le remplissage doit être coupé dans un boîtier. C'est pourquoi, si la rainure de protection de boulon 21 entre la partie soudée 72 (73) et la partie soudée 72 (73) n'est pas soudée en utilisant la largeur W d'une ou plusieurs rainures de protection de boulon 21 comme espace, le travail de coupe ci-dessus peut être supprimé. Mode de réalisation 2 Dans le mode de réalisation 1, le soudage est exécuté de manière oblique et continue. Le soudage peut être exécuté une pluralité de fois sur une partie de la périphérie du cylindre de l'extrémité supérieure à l'extrémité inférieure du cylindre dans une direction parallèle à la direction de feuilletage de la tôle en différents emplacements dans une direction périphérique et une direction verticale. Un ensemble de travaux de soudage peut être exécuté une pluralité de fois sur la périphérie du cylindre dans la même direction. Le mode de réalisation 2 sera décrit ci-après en référence à la figure 6. Sur la figure 6, huit groupes 740 de parties soudées 74 formées de l'extrémité supérieure à l'extrémité inférieure du cylindre sont formées sur la périphérie du cylindre à des intervalles d'environ 45 sur la base du centre du cylindre. Chaque groupe 740 se compose de parties soudées 74 formées parallèlement à la direction de laminage de la tôle 17a en différents emplacements dans une direction périphérique et une direction verticale. Le groupe 740 peut être formé en exécutant 8 fois le travail de soudage décrit ci-dessus dans la même direction diagonale à la direction de feuilletage de la tôle. En conséquence, le noyau de stator 7 possède huit groupes 740 de parties soudées 74 formées sur la périphérie du cylindre dans la même direction, les parties soudées 74 de chaque groupe étant formées sur une partie de la périphérie du cylindre de l'extrémité supérieure à l'extrémité inférieure du cylindre parallèlement à la direction de feuilletage de la tôle 17a en différents emplacements dans une direction périphérique et une direction verticale. Les groupes 740 sont formés de telle manière qu'ils ne se chevauchent pas dans la direction de laminage. L'extrémité supérieure et l'extrémité inférieure des parties soudées adjacentes 74 se chevauchent légèrement dans une direction périphérique. Dans le noyau de stator et le procédé de fabrication du mode de réalisation 2, étant donné que les parties soudées ayant une haute rigidité sont réparties au hasard dans une direction de laminage et une direction périphérique, le même effet que dans le mode de réalisation 1 peut être obtenu. Il est souhaitable que les groupes 740 ne se chevauchent pas dans la direction de laminage, mais l'extrémité supérieure et l'extrémité inférieure des groupes soudés adjacents 740 peuvent être alignées l'une par rapport à l'autre dans une direction périphérique. Dans les modes de réalisation ci-dessus, les parties soudées 72, les parties soudées 74 et les groupes 740 sont formés parallèlement les uns par rapport aux autres à des intervalles égaux. Cependant, il n'est pas nécessaire qu'ils soient formés parallèlement les uns par rapport aux autres à des intervalles égaux, mais ils peuvent être formés dans la même direction. Le nombre de parties soudées 72, le nombre de parties soudées 74 et le nombre de groupes 740 sont généralement de 3 à 4. Le soudage peut être exécuté sur la partie intérieure du cylindre. Dans chacun des modes de réalisation ci-dessus, la tôle longue 17a est enroulée en spirale afin que les couches de tôle soient placées les unes sur les autres de façon à former le cylindre. Il est inutile de dire que la présente invention peut être appliquée dans le cas o une pluralité de tôles en anneau sont placées les unes sur les autres de façon à former le cylindre. Comme décrit ci-dessus, selon la présente invention, il est possible d'obtenir un noyau de stator qui génère très peu le joint de vibration dans une direction radiale et peut supprimer un mode de vibration. REVENDICATIONS 1. Noyau de stator (7) pour un générateur à courant alternatif de véhicule, qui est formé en cylindre en enroulant une tôle métallique (17a) de telle manière que les couches de tôle soient placées les unes sur les autres et qui possède des parties soudées (72) permettant de fixer la tôle (17a) sur la partie extérieure ou la partie intérieure du cylindre, caractérisé en ce que le noyau de stator (7) possède une pluralité de parties soudées (72) formées sur la partie extérieure ou la partie intérieure du cylindre de l'extrémité supérieure à l'extrémité inférieure du cylindre dans la même direction diagonale à la direction de feuilletage de la tôle (17a). 2. Noyau de stator (7) pour un générateur à courant alternatif de véhicule, qui est formé en cylindre en enroulant une tôle métallique (17a) de telle manière que les couches de tôle soient placées les unes sur les autres et qui possède des parties soudées (74) permettant de fixer la tôle (17a) sur la partie extérieure ou la partie intérieure du cylindre, caractérisé en ce que une pluralité de groupes de parties soudées (740), chaque groupe étant formé sur la partie extérieure ou la partie intérieure du cylindre de l'extrémité supérieure à l'extrémité inférieure du cylindre parallèlement à la direction de feuilletage de la tôle (17a) en différents emplacements dans une direction périphérique et une direction verticale, est formée sur la partie extérieure ou la partie intérieure du cylindre dans la même direction. 3. Noyau de stator (7) pour un générateur à courant alternatif de véhicule selon la revendication 1, dans lequel un espace est formé entre l'extrémité supérieure et l'extrémité inférieure de parties soudées adjacentes (74) ou de groupes adjacents de parties soudées dans une direction périphérique. 4. Noyau de stator (7) pour un générateur à courant alternatif de véhicule selon la revendication 3, dans lequel une pluralité de rainures de protection de boulon (21) est formée sur la périphérie du cylindre dans une direction périphérique et l'espace est accordé à la largeur (W) d'une ou plusieurs des rainures de protection de boulon (21) s'étendant dans une direction verticale du cylindre. 5. Procédé pour la fabrication d'un noyau de stator (7) pour un générateur à courant alternatif de véhicule en enroulant une tôle métallique (17a) de telle manière que les couches de tôle soient placées les unes sur les autres pour former un cylindre et en soudant la tôle (17a) sur la partie extérieure ou la partie intérieure du cylindre, caractérisé en ce que le soudage est exécuté une pluralité de fois sur la partie extérieure ou la partie intérieure du cylindre dans la même direction diagonale à la direction de feuilletage de la tôle (17a) de l'extrémité supérieure à l'extrémité inférieure du cylindre.