Brevet FR2803449A1 — publié le 20010706

B631 "Machine électrique tournante dont le stator et/ou le rotor comporte des évidements périphériques" L'invention concerne une machine électrique tournante. L'invention concerne plus particulièrement une machine électrique tournante autour d'un axe, du type comportant un rotor et un stator, et du type dans lequel le rotor et/ou le stator comporte un corps annulaire sensiblement cylindrique qui est constitué par un empilage axial de tôles découpées formant un paquet de tôles. Généralement les carcasses du rotor et du stator d'une machine électrique tournante sont constituées chacune d'un bloc de tôles feuilletées. Ce bloc de tôles feuilletées est un empilage de tôles d'acier isolées entre elles pour remédier à la naissance de i5 courants de Foucault susceptibles de provoquer un échauffement nuisible au bon fonctionnement de la machine. Ces courants de Foucault dans les tôles sont à l'origine de pertes, dites pertes fer, dans la machine. On connaît déjà des machines électriques tournantes, telles que par exemple des alternateurs à griffes de véhicule automobile, qui comportent des stries à la surface périphérique des griffes d'un rotor pour limiter les pertes fer et un stator comportant des tôles empilées. En variante, la machine comporte un rotor et un stator comportant un empilage de tôles pour formation du circuit magnétique, le rotor étant usiné et ensuite strié. Généralement ces stries sont réalisées avec un outil à fileter. Un problème posé par la réalisation de ces stries est que lI'outil à fileter est sujet à des usures importantes si les quantités de machines à produire sont élevées. De plus, la réalisation de stries impose une étape supplémentaire dans le procédé de fabrication de la machine. B631 Par conséquent, les machines électriques tournantes qui comportent des stries à la surface du rotor sont plus complexes à fabriquer, et donc plus coûteuses. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Dans ce but, I'invention propose une machine électrique tournante du type décrit précédemment, caractérisée en ce que le bord périphérique externe, respectivement interne, d'au moins certaines tôles délimite avec au moins le bord périphérique externe, respectivement interne, d'une tôle adjacente des évidements périphériques circonférentiels en vue de diminuer les pertes fer dans la machine. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le bord périphérique externe, respectivement interne, d'une tôle comporte au moins une face biseautée; - la ou les faces biseautées de la tôle est réalisée par l'outil de découpe des tôles; - les diamètres externes, respectivement internes, de deux tôles adjacentes sont différents; - le diamètre externe, respectivement interne, de chaque plaque de tôle varie d'un secteur angulaire à l'autre entre une valeur de diamètre maximal et une valeur de diamètre minimal, et deux tôles adjacentes sont empilées de manière qu'un secteur angulaire de valeur de diamètre maximal d'une tôle soit en vis-à- vis d'un secteur angulaire de valeur de diamètre minimal d'une tôle adjacente; - les paquets de tôle du rotor et du stator comportent des évidements circonférentiels et le rotor est monté à l'intérieur du stator de manière que ses évidements circonférentiels soient en vis-à-vis des évidements circonférentiels du stator; - les paquets de tôle du rotor et du stator comportent des évidements circonférentiels et le rotor est monté à l'intérieur du stator de manière que ses évidements circonférentiels soient décalés axialement par rapport aux évidements circonférentiels du stator. B631 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexes dans lesquels - la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe axiale qui représente le rotor et le stator d'une machine électrique tournante réalisée selon un premier mode de réalisation de I'invention; - les figures 2 et 3 sont des vues similaires à la précédente qui représentent des variantes du premier mode de réalisation; - la figure 4 est une vue schématique de face d'une plaque de tôle de rotor d'une machine électrique réalisée selon un second mode de réalisation de l'invention; - la figure 5 est vue schématique d'un détail d'empilage des tôles de rotor d'une machine électrique réalisée selon un troisième mode de réalisation de l'invention; - les figures 6 à 8 sont des vues similaires à celle de la figure 5 qui représentent des variantes du troisième mode de réalisation. On a représenté schématiquement sur la figure 1 un rotor et un stator 12 d'une machine électrique tournante 14 telle qu'un alternateur ou un moteur électrique de démarreur. Classiquement le rotor 10 et le stator 12 comportent chacun un corps annulaire 16, 18 sensiblement cylindrique d'axe X-X et dont la structure est feuilletée, c'est à dire que chaque corps annulaire 16, 18 est formé d'un empilage axial de tôles. Ainsi, les tôles sont obtenues à partir de plaques minces de tôle, c'està-dire de feuilles de tôle découpées pour former des paquets de tôles. Le rotor 10 et le stator 12 étant symétriques par rapport à leur axe X-X, ils sont représentés en demi-vue. Le rotor 10 et le stator 12 comportent aussi des enroulements de bobinage 1 1 et 13. B631 Le rotor 10 est monté à rotation autour de l'axe X-X à l'intérieur du stator 12. L'intervalle radial E qui sépare la face périphérique axiale externe convexe 20 du rotor 10 de la face périphérique axiale interne concave 22 du stator 12 constitue l'entrefer de la machine 14. Conformément aux enseignements de l'invention, et selon un premier mode de réalisation, le corps 16 du rotor 10 est constitué d'un empilage axial de tôles de diamètres externes io différents formant un paquet de tôles. Ainsi on empile alternativement une plaque mince ou feuille de tôle 24 de diamètre externe maximal Demax, puis une plaque mince ou feuille de tôle 26 de diamètre externe minimal Demin, de manière à former des évidements 28 périphériques circonférentiels dans la face périphérique axiale externe convexe du rotor 10. On a décrit ici un mode de réalisation comportant deux types de tôles du point de vue de leur diamètre extérieur. Bien entendu, selon une variante de réalisation (non représentée) on peut utiliser plus de deux types de tôles de diamètre externe d ifférent. Selon une autre variante de réalisation (non représentée) du premier mode de réalisation, on peut inverser les structures et donc appliquer l'invention uniquement au stator 12, qui comporte alors des évidements périphériques circonférentiels dans sa face périphérique axiale interne concave 22, et employer un rotor 10 " lisse " selon l'état de la technique. Les plaques de tôle du stator 12 ont alors des diamètres internes différents, I'empilage étant réalisé alternativement. On a représenté à la figure 2 une variante du premier mode de réalisation dans laquelle on a réalisé le corps 18 du stator 12 de manière similaire au corps 16 du rotor 10 représenté à la figure 1, c'est-à-dire au moyen d'un empilage axial de tôles de diamètres internes différents. Ainsi, on a empilé alternativement une plaque mince de tôle découpée 30 de diamètre interne minimal Dimi,, puis une plaque mince de tôle découpée 32 de diamètre interne maximal Dimax, de manière à former des évidements 34 périphériques s circonférentiels dans la face périphérique axiale interne concave 22 du stator 12. Selon cette variante on empile axialement les tôles 24, 26, , 32 du rotor 10 et du stator 12 de manière que les évidements 28 périphériques circonférentiels du rotor 10 soient axialement en io vis-à-vis des évidements 34 périphériques circonférentiels du stator 12. Ainsi les tôles de plus grande taille 24, 30 du rotor 10 et du stator 12 sont en vis-à-vis les unes des autres. Selon une autre variante du premier mode de réalisation représentée à la figure 3, on empile axialement les tôles 24, 26, 30, 32 du rotor 10 et du stator 12 de manière que les évidements 28 périphériques circonférentiels du rotor 10 soient décalés axialement par rapport aux évidements 34 périphériques circonférentiels du stator 12. Ainsi, une tôle de grande taille 24, de l'un des éléments rotor 10-stator 12 est en vis-à-vis d'une tôle de petite taille de l'autre des éléments stator 12-rotor 10. On a représenté à la figure 4 une tôle 36 de rotor 10 sous forme d'une plaque mince ou feuille découpée selon un second mode de réalisation. Sur cette figure on distingue des pattes 38, 39, ici au nombre de huit, de la tôle 36 qui forment les pôles du rotor 10. Conformément aux enseignements de l'invention, cette tôle 36 a son diamètre externe De qui varie, d'un secteur angulaire à l'autre, entre une valeur de diamètre minimal Demin et une valeur de diamètre maximal Demax, faisant apparaître un écart ou décalage D entre ces diamètres. Ici le diamètre externe De varie tous les quarts de tour de manière que deux pattes 39 de diamètre externe minimal Demin succèdent à deux pattes 38 de diamètre externe maximal Demax. B63 1 Pour réaliser un rotor 10 selon l'invention, on empile axialement les plaques 36 de tôle en décalant angulairement, une fois sur deux, une plaque 36 de tôle d'un quart de tour de manière que deux pattes 39 de diamètre externe minimal Demin d'une tôle s 36 soient en vis-à-vis de deux pattes 38 de diamètre externe maximal Demax d'une tôle 36 adjacente. Cette disposition permet de faire apparaître des portions d'évidements périphériques circonférentiels dans la face périphérique axiale externe convexe 20 du rotor 10. Ce mode de réalisation permet de n'utiliser qu'un seul et même outil de découpe des tôles 36 qui sont toutes identiques, ce qui réduit les investissements moyennant l'ajout de l'opération d'assemblage consistant à décaler angulairement les tôles 36 une fois sur deux. D'autre procédés de positionnement des tôles 36 avec un décalage angulaire sont envisageables. Bien entendu il est possible d'appliquer ce mode de réalisation au stator 12 comportant alors deux pattes de diamètre interne minimal d'une tôle en vis-à-vis de deux pattes de diamètre interne maximal d'une tôle adjacente. Dans tous les cas, des pattes de grande taille sont en vis- à-vis de pattes de petite taille. On a représenté schématiquement à la figure 5 le détail d'un empilage axial de tôles 40 selon un troisième mode de réalisation. Selon ce mode de réalisation le bord périphérique 42 radialement externe de chaque tôle de rotor 10 comporte une face transversale biseautée 44. Le biseautage des bords périphériques 42 peut être réalisé par tout moyen connu. De préférence on réalise le biseautage à l'aide de l'outil de découpe (non représenté) des tôles 40, par exemple en utilisant une forme spéciale de l'outil de découpe d'une plaque mince ou feuille de tôle. B631 L'empilage axial des plaques 40 de tôle du rotor 10 est ici effectué de manière que la face biseautée 44 de chaque plaque de tôle soit orientée axialement du même côté. Cette dispo- sition permet de faire apparaître un évidement 28 périphérique circonférentiel entre chaque tôle 40 et une tôle 40 adjacente. Selon une variante de ce mode de réalisation, qui est représentée à la figure 6, une fois sur deux on retourne une tôle du rotor 10 de manière qu'un évidement 28 périphérique circonférentiel n'apparaisse entre deux tôles 40 qu'une fois sur deux. Selon une autre variante du troisième mode de réalisation, qui est représentée à la figure 7, le bord périphérique 42 externe de chaque tôle 40 de rotor 10 comporte deux faces opposées biseautées 46, 48. Ainsi, quel que soit le sens de montage des tôles 40, il y a un évidement 28 périphérique circonférentiel entre chaque paire de tôles 40 adjacentes. Selon encore une variante du troisième mode de réalisation, qui est représentée à la figure 8, on empile alternativement une tôle 40 dont le bord périphérique 42 externe comporte deux faces biseautées 46, 48, puis une tôle 50 dont le bord périphérique 42 externe n'est pas biseauté. Selon cette variante il y aussi un évidement périphérique circonférentiel 28 entre chaque paire de tôles 40, 50 adjacentes. Bien entendu, les modes de réalisation décrits en référence à un rotor 10 sont applicables à un stator 12. Il est aussi possible de combiner les modes de réalisation entre eux, par exemple en agençant les tôles 40 biseautées selon une disposition semblable au premier mode de réalisation dans lequel les évidements 28 périphériques circonférentiels du rotor sont en vis-à-vis des évidements 34 périphériques circonfé- rentiels du stator 12, etc. Bien entendu, les tôles n'ont pas forcément une forme plane. Elles sont agencées en paquet de tôles. B631 REVENDICATIONS 1. Machine électrique tournante (14) autour d'un axe (X-X), du type comportant un rotor (10) et un stator (12), et du type dans lequel le rotor (10) et/ou le stator (12) comporte un corps annulaire (16, 18) sensiblement cylindrique qui est constitué par un empilage axial de tôles découpées formant un paquet de tôles, caractérisée en ce que le bord périphérique externe (42), respectivement interne, d'au moins certaines tôles (24, 26, 30, 32, 40) délimite avec au moins le bord périphérique externe (42), respectivement interne, d'une tôle adjacente (24, 26, 30, 32, 50) des évidements périphériques circonférentiels (28, 34) en vue de diminuer les pertes fer dans la machine (14). 2. Machine (14) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le bord périphérique externe (42), respectivement interne, d'une tôle (40) comporte au moins une face (44, 48) biseautée. 3. Machine (14) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la ou les faces (44, 48) biseautées de la tôle (40) est réalisée par l'outil de découpe des tôles (40). 4. Machine (14) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les diamètres externes (De), respectivement internes (Di), de deux tôles adjacentes (24, 26, 30, 32) sont différents. 5. Machine (14) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre externe (De), respectivement interne (Di), de chaque tôle (36) varie d'un secteur angulaire à l'autre entre une valeur de diamètre maximal (Demax) et une valeur de diamètre minimal (Demin), et en ce que deux tôle (36) adjacentes sont empilées de manière qu'un secteur angulaire de valeur de diamètre maximal (Demax) d'une tôle (36) soit en vis-à-vis d'un secteur angulaire de valeur de diamètre minimal (Demin) d'une plaque de tôle (36) adjacente. B631 6. Machine (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les paquets de tôle du rotor (10) et du stator (12) comportent des évidements circonférentiels (28, 34) et en ce que le rotor (10) est monté à l'intérieur du stator (12) de manière que ses évidements circonférentiels (28) soient en vis-à-vis des évidements circonférentiels (34) du stator (12). 7. Machine (14) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les paquets de tôle du rotor (10) et du stator (12) comportent des évidements circonférentiels (28, 34) o et en ce que le rotor (10) est monté à l'intérieur du stator (12) de manière que ses évidements circonférentiels (28) soient décalés axialement par rapport aux évidements circonférentiels (34) du stator (12).