Brevet FR2802724A1 — publié le 20010622

La présente invention concerne machines tournantes électriques et plus particulièrement les machines à aimants permanents. On connaît des machines comportant, d'une part, un stator comprenant un circuit d'encoches formé par des dents et, d'autre part, un rotor comportant à sa périphérie une pluralité d'aimants permanents. On a représenté sur la figure 1 telle machine. Les aimants 101 présentent chacun une surface radialement extérieure 102 convexe vers le stator, non cylindrique de revolution. Les dents 104 ménagent entre elles des encoches 103 dans lesquelles sont logés les enroulements. La surface 105 radialement intérieure des dents 104 est cylindrique de révolution autour de l'axe de rotation du rotor. La forme arrondie des aimants 101 permet de réduire les pertes par pulsations et de minimiser les ondulations de couple. Ces aimants 101 sont toutefois, par leur forme, relativement coûteux à fabriquer. De plus, il est relativement difficile d'avoir un frettage efficace permettant d'empêcher leur centrifugation à haute vitesse. La présente invention vise notamment à simplifier la fabrication d'une machine tournante, en particulier mais exclusivement une machine à aimants permanents. Elle y parvient grâce à une nouvelle tôle statorique, caractérisée par le fait qu'elle comporte des dents dont la surface extérieure est convexe vers le rotor. Grâce à la forme de la surface extérieure des dents, c'est-à-dire la surface radialement intérieure du stator dans le cas d'un stator extérieur, ou radialement extérieure dans le cas d'un stator intérieur, peut réduire les pertes par pulsations et minimiser les ondulations de couple, sans avoir à utiliser des aimants ayant une forme arrondie. De plus, le rotor peut être réalisé avec une surface enveloppe globalement cylindrique de révolution autour de son axe rotation. Dans une réalisation préférée, deux dents adjacentes comportent, au voisinage de leurs extrémités libres, sur leurs bords en regard, des gorges permettant de maintenir une cale de fermeture de l'encoche. L'invention a encore pour objet un stator comportant culasse et un circuit d'encoches formé par des dents, caractérisé par le fait que les dents présentent une surface extérieure convexe vers le rotor. Dans le cas d'un stator extérieur, la surface radialement intérieure des dents est ainsi convexe vers le rotor. Dans le d'un stator intérieur, c'est la surface radialement extérieure des dents qui est convexe vers le rotor. De préference, deux dents adjacentes comportent voisinage de leurs extrémités libres, sur leurs bords en regard, des gorges permettant de maintenir une cale de fermeture de l'encoche formée entre lesdites dents. Dans une réalisation particulière, chaque dent sert de noyau à un enroulement. La cale précitée est alors avantageusement réalisée dans un matériau isolant et comporte une cloison séparant deux bobinages respectivement associés à deux dents adjacentes au sein d'une même encoche. On peut toutefois, sans sortir du cadre de la présente invention, bobiner les enroulements du stator autrement. Les cales peuvent ne pas comporter de cloisons séparatrices. L'invention a encore pour objet une machine tournante électrique, notamment à aimants permanents, caractérisée par le fait qu'elle comporte stator tel que défini plus haut. Le nombre de dents ou d'encoches du stator est avantageusement compris entre 4 et 128. Le diamètre extérieur du stator est compris de 'férence entre 100 et 1000 mm. La machine peut comporter un rotor comportant des aimants fixés à sa surface. La machine peut également comporter un rotor plus complexe, à concentration de flux par exemple. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de réalisation non limitatif, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel - la figure 1, déjà décrite, est une vue schématique coupe transversale d'une machine connue, et - figure 2 est une vue schématique en coupe transversale d'une machine tournante conforme à l'invention. La machine tournante électrique 1 représentée sur la figure 2 est une machine synchrone à aimants et comporte un rotor 2 à seize pôles, tournant autour d'un axe géométrique rotation X, à l'intérieur d'un stator 3. Le rotor 2 comporte un paquet de tôles rotoriques 4 surface extérieure cylindrique de révolution autour de l'axe X, traversé par une lumière centrale 5 servant au montage sur un arbre. Seize aimants 6 sont collés sur la périphérie de ce paquet de tôles 4, pour constituer les pôles du rotor. Chaque aimant 6 est constitué par un ensemble de petits aimants disposés côte-à-côte de manière à ajouter leurs effets. Le fait d'utiliser plusieurs petits aimants isolés entre eux un film de colle ou de vernis permet de réduire les pertes par courants induits au sein des aimants 6, lorsque ceux-ci conduisent l'électricité. Les aimants 6 présentent des surfaces radialement intérieure 7 et radialement extérieure 8 cylindriques de révolution autour de l'axe X. Le stator 3 comporte une pluralité de dents 30 ménageant entre elles des encoches 31, ces dents 30 se raccordant à une culasse 32 annulaire. La culasse 32 et les dents 30 sont réalisées par empilage tôles statoriques, fabriquées chacune par découpage d'une tôle perméable au champ magnétique. Le stator 3 est, dans l'exemple de réalisation décrit, bobiné sur dents, c'est-à- dire que chaque dent 30 constitue le noyau d'un enroulement d'induit ou d'inducteur selon que la machine fonctionne en génératrice ou en moteur, chaque encoche 31 recevant les fils des deux enroulements bobinés respectivement sur les deux dents 30 définissant l'encoche 31 question. Bien entendu, on ne sort pas du cadre de l'invention en bobinant le stator autrement. découpes 34 sont réalisées entre deux dents consécutives 30 au niveau de l'ouverture de chaque encoche 31 pour la mise en place de cales 35 de blocage des enroulements logés dans les encoches, ces cales ayant à leurs extrémités un profil complémentaire des découpes 34. Chaque cale 35 est réalisée dans l'exemple décrit dans un matériau isolant électrique et comporte une cloison 36 séparant les deux enroulements présents dans l'encoche correspondante. Dans souci de clarté du dessin, on n'a représenté qu' seule cale 35 sur la figure 2. Chaque dent 30 présente une surface radialement intérieure 40, en regard du rotor 2, qui n' cylindrique de révolution autour de l'axe comme dans les machines connues, mais convexe en direction de l'axe X. Ce profil bombé de la surface extérieure 40 des dents crée avec le rotor 2 un entrefer qui diminue progressivement à mesure que l'on se rapproche du plan médian de symétrie de chaque dent, ce qui permet de réduire les pertes par pulsations et de minimiser les ondulations de couple. L'invention s'applique à tout type de machine tournante. En particulier, un stator comportant des dents conformes à l'invention peut être utilisé dans moteur asynchrone, dans un moteur synchrone à aimants, dans un moteur à réluctance dans un alternateur ou dans une génératrice synchrone. Le rotor peut présenter diverses autres formes que celle représentée à la figure 2, et être notamment à concentration de flux. REVENDICATIONS 1. Tôle statorique, caractérisée par le fait qu'elle comporte des dents (30) dont la surface extérieure (40) est convexe vers le rotor (2). 2. Tôle selon la revendication précédente, caractérisée par fait que deux dents adjacentes comportent au voisinage de leurs extrémités libres, leurs bords en regard, gorges (34) permettant de maintenir une cale (35) de fermeture de l'encoche formée entre lesdites dents. 3. Stator comportant une culasse (32) et un circuit d'encoches formé par des dents (30), caractérisé par le fait que les dents présentent une surface extérieure (40) convexe vers le rotor. 4. Stator selon la revendication précédente, caractérisé par fait que deux dents adjacentes comportent au voisinage de leurs extrémités libres, leurs bords en regard, gorges (34) permettant de maintenir une cale (35) de fermeture de l'encoche formée entre lesdites dents. 5. Stator selon la revendication précédente, caractérise par le fait que chaque dent sert de noyau à un enroulement. 6. Stator selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 caractérisé par le fait que chaque cale (35) est réalisée dans un matériau isolant et comporte une cloison (36) séparant deux bobinages respectivement associés à deux dents adjacentes au sein d'une meme encoche. 7. Machine tournante électrique, caractérisée par le fait qu'elle comporte un stator tel que défini dans l'une quelconque des revendications 3 à 6. 8. Machine selon la revendication précédente, caractérisée par le fait qu'elle constitue un moteur asynchrone. 9. Machine selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'elle constitue un moteur synchrone à aimants. 10. Machine selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'elle comporte un rotor comprenant des aimants (6) fixés à sa surface. 11. Machine selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'elle comporte un rotor à concentration de flux. 12. Machine selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'elle constitue un moteur à réluctance. 13. Machine selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'elle constitue un alternateur. 14. Machine selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'elle constitue une génératrice synchrone.