Brevet FR2791827A1 — publié le 20001006

1i 2791827 PROCEDE DE FABRICATION DE STATOR DE MACHINE TOURNANTE La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un stator de machine électrique tournante. Le document W092/06527 (PCT/DE91/00738) décrit un procédé de fabrication d'un stator, dans lequel des segments conducteurs, à la fois en forme de U et en forme de I, sont insérés dans des fentes d'un noyau de stator à partir de l'une, ou une première extrémité d'un noyau de stator de sorte que des paires de parties droites des segments conducteurs en forme de U se prolongent à partir de l'autre, ou la deuxième extrémité du noyau de stator pour être soudées l'une à l'autre, formant de ce fait un enroulement de stator. Une partie droite de chaque paire est insérée dans une fente qui est espacée d'un angle électrique de n radians à partir des fentes dans lesquelles l'autre partie droite est insérée. Les segments conducteurs en forme de I sont insérés séparément dans des fentes afin de connecter la partie droite des segments conducteurs en forme de U à la deuxième extrémité du stator et se prolonger à partir de la première extrémité du stator. Toutefois, il est difficile de retenir les segments conducteurs en forme de I dans les fentes sans éléments de retenue supplémentaires à cause de la forme de ceux-ci. Un but principal de l'invention est de proposer un procédé amélioré de fabrication d'un stator d'une machine électrique tournante qui résolve le problème indiqué ci- dessus. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'un tel stator sans utiliser les segments conducteurs en forme de I, dans lequel un travail de connexion peut être réalisé facilement. Conformément à une caractéristique principale de l'invention, un procédé de fabrication d'un stator d'une machine électrique tournante est composé des étapes suivantes: prévoir une pluralité de segments conducteurs de base en forme de U et une pluralité de segments conducteurs de connexion en forme de U; former la partie de boucle en U et la paire de parties droites des segments conducteurs de 2 2791827 base et de connexion en premières parties croisées; insérer la paire de parties droites des segments conducteurs de base et de connexion dans deux fentes prescrites à partir d'une extrémité d'un noyau de stator; courber chaque paire des parties droites des segments conducteurs de base et de connexion se prolongeant à partir de l'autre extrémité dans des directions opposées l'une à l'autre de sorte que les arêtes des parties droites se prolongeant à partir des deux fentes prescrites puissent être contiguës l'une à l'autre; connecter les arêtes contiguës afin de former des deuxièmes parties croisées; et supprimer la partie de boucle en U des segments conducteurs de connexion afin de former respectivement des bornes des bobines. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'insérer des segments conducteurs en forme de I dans les fentes. Ceci peut économiser des éléments de retenue supplémentaires. De plus, les parties droites des segments de connexion sont prolongées afin d'être connectées sur une extrémité seulement du noyau de stator, de sorte que le travail de connexion puisse être fait facilement. Conformément à une caractéristique supplémentaire de l'invention, chacune des fentes comporte une première couche de fente la plus externe, une deuxième couche de fente externe de milieu, une troisième couche de fente interne de milieu, et une quatrième couche de fente la plus interne. Les segments conducteurs de base sont composés de segments larges présentant des parties droites devant être disposées dans les première et quatrième couches de fente et des petits segments présentant les parties droites devant être disposées dans les deuxième et troisième couches de fente. Les segments conducteurs de connexion sont composés de premiers segments de connexion présentant la partie de boucle en U devant être supprimée et les parties droites devant être disposées dans les première et troisième couches de fente et des deuxièmes segments de connexion présentant les parties droites devant être disposées dans les deuxième et quatrième couches de fente. Cette caractéristique évite aux segments conducteurs de se chevaucher mutuellement et réduit le nombre de segments 3 2791827 spécifiques. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, l'étape de formation de la partie de boucle en U et des parties droites est composée d'une étape de maintien des parties droites devant être disposées dans les première et deuxième couches de fente par un anneau externe et de la partie droite devant être disposée dans les troisième et quatrième couches de fente par un anneau interne pivotable coaxialement à l'intérieur de l'anneau externe et d'une étape de rotation des anneaux externe et interne l'un par rapport à l'autre selon un angle prescrit. Cette caractéristique rend l'étape de formation facile et fiable. Conformément à une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'étape de courbage est composée d'une étape de maintien des arêtes des parties droites se prolongeant à partir des quatre couches de fente par quatre anneaux séparés et une étape de rotation des quatre anneaux l'un par rapport à l'autre selon un angle prescrit. Cette caractéristique rend également l'étape de courbage facile et fiable. D'autres buts, particularités et caractéristiques de la présente invention, ainsi que les fonctions des pièces en relation de la présente invention, deviendront clairs à partir d'une étude de la description détaillée suivante, des revendications annexées et des dessins. Sur les dessins: La figure 1 est un diagramme simplifié illustrant un procédé de fabrication dTun noyau de stator conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention; La figure 2 est une vue de face partielle d'un noyau de stator possédant des segments conducteurs dans une fente; La figure 3 est une vue en perspective de segments conducteurs utilisés dans le procédé conformément au mode de réalisation préféré; La figure 4 est une vue en perspective simplifiée d'un cylindre presseur utilisé dans le procédé conformément au mode de réalisation préféré; La figure 5 est une vue en plan simplifiée du cylindre presseur représenté sur la figure 4; 4 2791827 La figure 6 est une vue en perspective simplifiée illustrant une étape du procédé conformément au mode de réalisation préféré; La figure 7A est une vue de côté des segments conducteurs en cours de traitement, et la figure 7B est une vue en coupe transversale des mêmes segments, vus radialement de l'extérieur; La figure 8 est un diagramme simplifié illustrant une étape du procédé conformément au mode de réalisation préféré; La figure 9 est un diagramme simplifié illustrant une étape du procédé conformément au mode de réalisation préféré; La figure 10 est un diagramme simplifié illustrant une étape du procédé conformément au mode de réalisation préféré; La figure 11 est un diagramme simplifié illustrant une étape du procédé conformément au mode de réalisation préféré; La figure 12 est un diagramme simplifié illustrant une étape du procédé conformément au mode de réalisation préféré; La figure 13 est une vue en perspective d'un stator fabriqué par le procédé conformément au mode de réalisation préféré; La figure 14 est un diagramme simplifié illustrant une étape du procédé conformément au mode de réalisation préféré; La figure 15 est un diagramme simplifié illustrant une étape du procédé conformément au mode de réalisation préféré; La figure 16 est une vue en perspective du stator fabriqué par le procédé conformément au mode de réalisation préféré; et La figure 17 est un diagramme simplifié illustrant la connexion des bobines pour former un enroulement de stator. Un procédé de fabrication d'un stator d'une machine tournante conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention est décrit avec référence aux dessins s 2791827 annexes. Ainsi que représenté sur la figure 1, sont prévus: quatre sortes de segments conducteurs en forme de U présentant une paire de parties droites et une partie de boucle en U au centre de celles-ci; des segments larges de base 310; des petits segments de base 320; des premiers segments de connexion 330; et des segments de connexion de phase 340. Ensuite, les quatre sortes de segments sont insérées dans un tordoir arrière 1. Par exemple, il est nécessaire pour un stator triphasé possédant six bobines de phase et un noyau de stator présentant 96 fentes à la périphérie interne de celui-ci, de prévoir 90 segments larges 310, 90 petits segments 320, six premiers segments de connexion 330 et six deuxièmes segments de connexion 340. Le tordoir arrière 1 est composé d'une structure annulaire fixe 10, d'un anneau externe 11 supporté en rotation par la périphérie interne de la structure fixe 10, et d'un anneau interne 12 supporté en rotation par l'anneau externe 11. L'anneau externe 11 et l'anneau interne 12 présentent respectivement 96 trous traversants 13 et 14, qui sont couplés afin de correspondre aux 96 fentes du noyau de stator. C'est à dire que les trous traversants 13 correspondent aux demi-parties radialement externes des fentes 210, et que les trous traversants 14 correspondent aux demi-parties radialement internes des fentes 210. Ainsi que représenté sur la figure 2, chaque fente est divisée en quatre couches: une première couche de fente 211, une deuxième couche de fente 212, une troisième couche de fente 213 et une quatrième couche de fente 214. Les parties droites des segments cités ci-dessus sont disposées dans ces quatre couches de fentes de la manière suivante: des parties droites 311 des segments larges 310 sont disposées respectivement dans les première et quatrième couches de fente 211 et 214; des parties droites 321 des petits segments sont disposées respectivement dans les deuxième et troisième couches de fente 212 et 213; des parties droites 331 du premier segment de connexion 330 sont disposées respectivement dans les première et troisième couches de 6 2791827 fente; et des parties droites 341 du deuxième segment de connexion 340 sont disposées respectivement dans les deuxième et quatrième couches de fente 212, 214. Ainsi qu'illustré sur la figure 1, quatre sortes de segments 310, 320, 330 et 340 sont respectivement insérées dans des trous traversants couplés 13 et 14. Chaque trou traversant 13 présente une première couche de trou qui correspond à la première couche de fente 211 et une deuxième couche de trou qui correspond à la deuxième couche de fente 212, et chaque trou traversant 14 présente une troisième couche de trou qui correspond à la troisième couche de fente 213 et une quatrième couche de trou qui correspond à la quatrième couche de fente 214. Ainsi que représenté sur la figure 3, les premier et deuxième segments de connexion sont insérés dans les mêmes fentes. La partie de boucle en U 342 du deuxième segment de connexion 340 est courbée dans la direction circonférentielle de sorte qu'une partie droite 331 du premier segment de connexion 330 puisse être insérée dans le trou traversant 14 (correspondant à la troisième couche de fente 213) sans interférence avec la partie de boucle en U 342. Chacun des premier et deuxième segments de connexion 330 et 340 est inséré entre deux des six bobines de phase afin de connecter les deux bornes de celles-ci. Chaque premier segment de connexion 330 sera coupé à la partie de boucle en U 332 pour former les conducteurs de sortie des deux bobines de phase, ce qui est décrit plus tard. A cette fin, des parties droites 331 du premier segment de connexion 330 sont plus longues que celles des autres segments 310, 320 et 340, ainsi que représenté sur les figures 1 et 3. Consécutivement, la partie de boucle en U de chaque segment est pressée par le cylindre presseur 2. Le cylindre presseur 2 présente un fond 21, qui a quatre trous traversants 22, un trou traversant 23 et une pluralité de paires de tiges de support 24. Dans chaque trou traversant 22 passe un des premiers segments de connexion 330. Les côtés circonférentiels du trou traversant 23 sont deux fois aussi grands que ceux des trous traversants 22, de sorte qu'il puisse laisser passer, alignés de manière cironférentielle, 7 2791827 deux segments conducteurs 330, ainsi que représenté sur les figures 5 et 6. Les paires de tiges de support 24 se prolongent vers le bas à partir de la partie périphérique de fond 21 afin de supporter les parties de boucles en U 312, 322, 332 et 342 des segments respectifs. Ainsi qu'illustré sur les figures 6, 7A et 7B, le cylindre presseur 2 est placé au sommet des parties de boucles en U 311, 321 et 341 de sorte que 6 premiers segments de connexion 330 puissent se prolonger à partir des trous traversants 22 et 23 et puissent être conservés fixes. Consécutivement, l'anneau externe 11 est tourné dans une direction et l'anneau interne 12 est tourné dans l'autre direction, ainsi qu'illustré sur la figure 8, jusqu'à tourner radialement au total d'un angle électrique A, de sorte que les parties de boucles en U 312 et 322 soient formées en parties arrière (extrémité supérieure sur la figure 10) croisées ainsi que représenté sur les figures 9 et 10. Par ailleurs, les parties de boucles en U 332 des premiers segments de connexion 330 ne sont pas déformées. Ensuite, l'extrémité avant du stator 200 est placée sur le tordoir avant 4. Le tordoir avant 4 est composé d'une structure en anneau 40 et de quatre anneaux coaxiaux 41, 42, 43 et 44, ainsi qu'illustré schématiquement sur la figure 11. Quatre anneaux 41 à 44 sont supportés en rotation par la structure en anneau, comme représenté sur la figure 10. L'anneau 41 présente une pluralité de premiers trous traversants qui correspondent aux premières couches de fente 211, l'anneau 42 présente une pluralité de deuxièmes trous traversants qui correspondent aux deuxièmes couches de fente 212, l'anneau 43 présente une pluralité de troisièmes trous traversants qui correspondent aux troisièmes couches de fente 213, et l'anneau 44 présente une pluralité de quatrièmes trous traversants qui correspondent aux quatrièmes couches de fente 214. Les anneaux 41 à 44 sont disposés de sorte que tous les trous traversants soient alignés correctement avec toutes les fentes 210. Par la suite, un groupe des segments formés 310 à 340 dans le même ordre, ensemble avec le cylindre presseur 2, est tiré hors du tordoir arrière 1, de sorte qu'ils soient 8 2791827 insérés dans les fentes correspondantes 210 du noyau de stator 200 à partir de l'extrémité arrière de celui-ci jusqu'à ce que les arêtes des parties droites 311, 321, 331 et 341 se prolongent correctement depuis l'extrémité avant du noyau de stator 200 afin d'être insérées dans les trous traversants correspondants des anneaux 41 à 44. Consécutivement, les anneaux 41 et 43 sont tournés de 7/2 radians en angle électrique dans une direction, et les anneaux 42 et 44 sont tournés de 7r/2 radians en angle électrique dans l'autre direction afin de former les parties droites en parties de croisement avant, ainsi qu'illustré sur la figure 11. Le cylindre presseur 2 restreint le mouvement axial des segments pendant qu'ils sont courbés. Il en résulte que l'arête de partie droite 311 du segment large 310 disposé dans la première couche de fente 211 est contiguë à l'arête de la partie droite 321 du petit segment 320 disposé dans la deuxième couche de fente 212 qui est décalée d'un angle électrique de n radians de la partie droite 311, et l'arête de la partie droite 321 du segment large 320 disposé dans la troisième couche de fente 213 est contiguë à l'arête de partie droite 311 du segment large 310 disposé dans la quatrième couche de fente 214 qui est décalée d'un angle électrique de x radians de la partie droite 321. L'arête de partie droite 331 du premier segment de connexion 330 disposé dans la première couche de fente 211 est contiguë à également l'arête de partie droite 321 du petit segment 320 disposé dans la deuxième couche 212 qui est décalé d'un angle électrique de n radians de la partie droite 311, et l'arête de partie droite 331 du premier segment de connexion 330 disposé dans la troisième couche de fente 213 est contiguë à l'arête de partie droite 311 du segment large 310 disposé dans la quatrième couche de fente 214 qui est décalé d'un angle électrique de K radians de la partie droite 321. De manière similaire, l'arête de partie droite 341 du deuxième segment de connexion 340 disposé dans la deuxième couche de fente 212 est contiguë à l'arête de partie droite 311 du segment large 310 disposé dans la première couche de fente 211, qui est décalé d'un angle électrique de n radians de la partie droite 341, et l'arête de partie droite 341 du 9 2791827 deuxième segment de connexion 340 disposé dans la quatrième couche de fente 214 est contiguë à l'arête de partie droite 321 du petit segment 320 disposé dans la troisième couche de fente 214 qui est décalée d'un angle électrique de n radians de la partie droite 341. Ensuite, les arêtes des segments 310 à 340 sont tirées hors des anneaux 41 à 44, et le cylindre presseur 2 est retiré des segments 330. A l'étape suivante, les arêtes contiguës ci-dessus décrites des parties droites 311, 321, 331 et 341 sont amenées proches l'une de l'autre. Ainsi qu'illustré sur les figures 12 et 13, les arêtes contiguës sont soudées afin de former un stator presque fini possédant des enroulements triphasés. Ensuite, les parties droites 331 des premiers segments de connexion 330 sont coupées à la partie prescrite 333 et 334, ainsi qu'illustré sur la figure 14 et formées en éléments conducteurs selon une manière prescrite ainsi qu'illustré sur les figures 15 et 16. Ainsi, un stator triphasé possédant des bornes U et U', V et V', W et W', X et X', Y et Y', et Z et Z' connectées en une connexion parallèle- étoile est formé, ainsi qu'illustré sur la figure 17. 2791827 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un stator d'une machine électrique tournante incluant un noyau de stator (200) présentant une pluralité de fentes (210) formées dans la direction circonférentielle de celui-ci à intervalles égaux, ledit procédé comprenant les étapes consistant à: prévoir une pluralité de segments conducteurs de base en forme de U (310, 320) présentant une partie de boucle en U (312, 322) et une paire de parties droites (311, 321) et une pluralité de segments conducteurs de connexion en forme de U (330, 340) présentant une partie de boucle en U (332, 342) et une paire de parties droites (331, 341); former lesdites parties de boucles en U (312, 322, 332, 342) et ladite paire de parties droites (311, 321, 331, 341) desdits segments conducteurs de base et de connexion (310, 320, 330, 340) en premières parties de croisement; insérer ladite paire de parties droites (311, 321, 331, 341) desdits segments conducteurs de base et de connexion (310, 320, 330, 340) dans deux prescrites parmi lesdites fentes à partir d'une extrémité dudit noyau de stator (200) pour se prolonger à partir de l'autre extrémité dudit noyau de stator (200); cintrer chacune desdites paires de parties droites (311, 321, 331, 341) desdits segments conducteurs de base et de connexion (310, 320, 330, 340) se prolongeant à partir de l'autre extrémité dans des directions opposées l'une à l'autre de sorte que lesdites arêtes desdites parties droites (311, 321, 331, 341) se prolongeant à partir desdites deux prescrites parmi lesdites fentes (210) puissent être contiguës l'une à l'autre; connecter lesdites arêtes contiguës afin de former une pluralité de deuxièmes parties de croisement et une pluralité de bobines; et supprimer ladite partie de boucle en U (332) desdits segments conducteurs de connexion (330) afin de former respectivement des bornes opposées desdites bobines. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel chacune desdites fentes (210) comporte une première 11 2791827 couche de fente la plus externe (211), une deuxième couche de fente externe de milieu (212), une troisième couche de fente interne de milieu (213), et une quatrième couche de fente la plus interne (214). ladite pluralité de segments conducteurs de base (310, 320) comprend des segments larges (310) présentant desdites parties droites (311) devant être disposées dans lesdites première et quatrième couches de fente (211, 214) et de petits segments (320) présentant desdites parties droites (321) devant être disposées dans lesdites deuxième et troisième couches de fente (212, 213); et ladite pluralité de segments conducteurs de connexion (330, 340) comprend des premiers segments de connexion (330) présentant ladite partie de boucle en U (332) devant être supprimée et lesdites parties droites (331) devant être disposées dans lesdites première et troisième couches de fente (211, 213), et des deuxièmes segments de connexion (340) présentant lesdites parties droites (341) devant être disposées dans lesdites deuxième et quatrième couches de fente (212, 214). 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ladite étape de formation des parties de boucles en U et desdites parties droites comprend: une étape de maintien desdites parties droites (311, 321, 331, 341) devant être disposées dans lesdites première et deuxième couches de fente (211, 212) par un anneau externe (11) et desdites parties droites (311, 321, 331, 341) devant être disposées dans lesdites troisième et quatrième couches de fente (213, 214) par un anneau interne (12) pivotable coaxialement à l'intérieur dudit anneau externe (11); et une étape de rotation desdits anneaux externe et interne (11, 12) l'un par rapport à l'autre selon un angle prescrit. 4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel lesdits premiers segments de connexion (330) possèdent des parties droites (331) plus longues que les autres. 5. Procédé selon la revendication 3, dans lequel 12 2791827 ladite étape de formation des parties de boucles en U (312, 322, 332, 342) et desdites parties droites (311, 321, 331, 341) comprend en outre une étape de pressage desdites parties de boucles en U (312, 322, 332, 342) desdits segments conducteurs de base (310, 320, 330, 340) par un presseur (2). 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel ledit presseur (2) comporte une partie (22) pour libérer lesdits segments de connexion (330) de ladite étape de pressage. 7. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape de courbage comprend en outre une étape de pressage desdites parties de boucles en U (312, 322) desdits segments conducteurs de base (310, 320) par ledit presseur (2) pendant que lesdites parties droites prolongées (311, 321, 331, 341) sont courbées. 8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite étape de courbage comprend: une étape de maintien de ladite arête desdites parties droites (311, 331) se prolongeant à partir de ladite première couche de fente (211) par ledit premier anneau (41) parmi quatre anneaux pivotables coaxialement (41, 42, 43, 44); une étape de maintien de ladite arête desdites parties droites (321, 341) se prolongeant à partir de ladite deuxième couche de fente (212) par le deuxième anneau (42) parmi lesdits quatre anneaux (41, 42, 43, 44); une étape de maintien de ladite arête desdites parties droites (321, 331) se prolongeant à partir de ladite troisième couche de fente (213) par le troisième anneau (43) parmi lesdits quatre anneaux (41, 42, 43, 44); une étape de maintien de ladite arête desdites parties droites (311, 341) dans ladite quatrième couche de fente (214) par le quatrième anneau (44) parmi lesdits quatre anneaux (41, 42, 43, 44); et une rotation desdits quatre anneaux (41, 42, 43, 44) l'un par rapport à l'autre selon un angle prescrit. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel 13 2791827 ladite étape de courbage comprend en outre une étape de pressage desdites parties de boucles en U (312, 322) desdits segments conducteurs de base (310, 320) par un presseur pendant que lesdits quatre anneaux (41, 42, 43, 44) sont5 tournés.