Brevet FR2817405A1 — publié le 20020531

La présente invention est relative à un stator de machine tournante et plus particulièrement de machine électrique tournante, telle qu'un moteur, à réluctance variable. Les machines tournantes sont constituées pour l'essentiel d'un rotor et d'un stator, ce dernier étant relié à une structure d'accueil directement ou par l'intermédiaire de flasques, le rotor étant monté tournant à l'intérieur du stator. Les machines tournantes, et plus particulièrement les machines électriques tournantes à réluctance variable, ont comme défaut important d'être bruyantes par suite des bruits et vibrations générés principalement par le stator. Pour filtrer et amortir les bruits et les vibrations générés par le stator d'une machine tournante, il a déjà été proposé dans EP-A-0 957 564 de réaliser le circuit magnétique du stator en deux pièces cylindriques concentriques emboîtées à jeu, lesdites pièces étant maintenues espacées entre elles par une pluralité d'éléments d'amortissement, allongés, élastiques, s'étendant en direction axiale, c'est-à-dire le long de génératrices des deux pièces cylindriques emboîtées constituant le circuit magnétique du stator. Un autre problème lié aux machines tournantes, notamment les machines électriques tournantes à réluctance variable, est le dégagement de chaleur en fonctionnement, nécessitant un refroidissement. La réalisation connue d'éléments élastiques allongés d'amortissement disposés le long de génératrices des deux pièces constituant le circuit magnétique du stator, empêche le refroidissement dans de bonnes conditions du stator par la surface extérieure de son circuit magnétique, à cause de la présence d'un espace d'air entre les deux parties cylindriques. La présente invention se propose de réaliser un stator de machine tournante permettant d'assurer un bon amortissement des bruits et des vibrations tout en permettant le cas échéant d'intégrer un circuit de refroidissement au niveau de son enveloppe. Le stator selon la présente invention comporte au moins une première et une deuxième pièces concentriques emboîtées à jeu et se caractérise essentiellement par le fait que les éléments élastiques d'amortissement sont disposés circonférentiellement autour de la pièce la plus intérieure des deux, entre la surface extérieure de cette pièce et la surface intérieure en regard de l'autre pièce. Ces éléments d'amortissement peuvent être avantageusement des joints annulaires, par exemple en caoutchouc, fermés ou non, le cas échéant pourvus d'une armature interne, ces joints pouvant être des joints toriques ou présenter une section quelconque, par exemple carrée, rectangulaire, à lèvres, en accent circonflexe ou autre. Les éléments d'amortissement peuvent également être constitués de plots répartis circonférentiellement. Dans ce cas, les éléments d'amortissement peuvent s'interposer entre les deux pièces concentriques par exemple en plus de trois points angulairement séparés de plus d'une dizaine de degrés, à condition de préférence que le rapport de 360 à l'écart angulaire choisi ne soit pas un multiple entier du nombre de pôles du stator. Les éléments d'amortissement peuvent s'interposer entre les deux pièces concentriques en plusieurs points répartis régulièrement ou non, le long d'une ou plusieurs circonférences. Les mouvements relatifs axiaux et en rotation entre les deux pièces sont avantageusement limités par des moyens d'arrêt offrant des propriétés amortissantes, par exemple des goupilles, vis ou pions constitués totalement ou partiellement de matériaux aux propriétés amortissantes et de manière générale par toute pièce aux propriétés amortissantes. On comprend que la mise en place de joints circonférentiels fermant l'espace délimité entre les surfaces en regard des première et deuxième pièces concentriques du stator, permet de réaliser dans cet espace et/ou dans les surfaces en regard un conduit pour le passage d'un fluide caloporteur de refroidissement. On peut d'ailleurs choisir les caractéristiques du fluide caloporteur de manière à accroître encore l'effet d'amortissement. Les éléments d'amortissement peuvent être également formés par un joint élastique hélicoïdal ou un jonc élastique spiralé sur la longueur du stator entre les surfaces en regard des première et deuxième pièces concentriques. Outre les deux pièces concentriques précitées, le stator peut comprendre une ou plusieurs pièces intermédiaires concentriques emboîtées, des éléments d'amortissement circonférentiels étant disposés, de la manière indiquée plus haut, dans les espaces annulaires ménagés entre les pièces respectives constituant le stator. Dans une réalisation particulière, les deux pièces concentriques sont disposées autour d'un paquet de tôles statoriques. En variante, l'une des deux pièces concentriques est constituée par un paquet de tôles statoriques, les éléments élastiques d'amortissement étant alors disposés au contact du paquet de tôles statoriques. Le stator peut être monté sur une structure d'accueil par celle des deux pièces concentriques qui est la plus extérieure du stator, par l'intermédiaire ou non de flasques d'extrémité. La conception selon la présente invention est particulièrement avantageuse lorsque le stator est monté sur des flasques d'extrémité par la pièce extérieure de son enveloppe. Dans une réalisation particulière, le stator comporte au moins deux éléments d'amortissement distincts occupant deux positions axiales différentes sur l'axe du stator. Le jeu entre les pièces emboîtées peut être supérieur ou égal à 0,1 mm, par exemple. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va maintenant en décrire des exemples de réalisation nullement limitatifs en se référant au dessin annexé dans lequel: Les figures 1 à 3 sont des vues en coupe schématique illustrant trois modes de réalisation de machine tournante mettant en oeuvre un stator selon l'invention. Le stator illustré sur la figure 1 comprend un corps de stator formé d'un empilement de tôles statoriques magnétiques, désigné globalement par 1, et une enveloppe périphérique extérieure constituée, selon l'invention, d'une pièce cylindrique, ou carcasse, intérieure 2, et d'une pièce cylindrique, ou carcasse, extérieure 3, la pièce intérieure 2 étant réunie notamment par frettage au corps 1 du stator. Les pièces 2 et 3 constitutives de l'enveloppe du stator sont disposées concentriquement en ménageant un faible jeu entre leurs surfaces en regard. Les pièces 2 et 3 sont positionnées axialement et en rotation par des moyens d'arrêt tels que des goupilles, des vis ou des pions constitués partiellement de matériaux amortissants. On a schématisé sur la figure 1, en trait interrompu, le rotor 5 tournant ai l'intérieur du stator, et des flasques d'extrémité 6 et 7 servant de paliers au rotor, l'enveloppe du stator étant, selon l'invention, en liaison avec une structure d'accueil non représentée, éventuellement par l'intermédiaire desdits flasques. Des joints d'étanchéité annulaires 8, 9 tels que des joints toriques en caoutchouc sont disposés au voisinage des extrémités longitudinales du stator entre les surfaces en regard des pièces 2 et 3 de l'enveloppe de stator. Un conduit hélicoïdal 10 pour le passage d'un fluide de refroidissement caloporteur tel que de l'eau, éventuellement glycolée, ou de l'huile, est ménagé dans la surface périphérique extérieure de la pièce intérieure 2 du stator, des orifices d'entrée et respectivement de sortie 11 et 12 étant ménagés dans la pièce extérieure 3 pour former un circuit de fluide de refroidissement. Le mode de réalisation illustré sur la figure 2 diffère essentiellement de celui de la figure 1 par le fait que les joints annulaires 8 et 9 sont remplacés par un joint hélicoïdal 13 s'étendant sur la majeure partie de la longueur du stator entre les pièces 2 et 3 en regard. Avec une telle configuration de joint on peut le cas échéant pour réaliser le refroidissement se dispenser du conduit 10, le conduit pour le passage d'un fluide de refroidissement pouvant être obtenu par un dimensionnement approprié du joint hélicoïdal ou de forme adaptée et du jeu entre les pièces 2 et 3 en regard, le conduit étant alors ménagé entre ce joint et les surfaces en regard des pièces 2 et 3. Le mode de réalisation illustré sur la figure 3 diffère essentiellement de celui de la figure 1 par le fait que le conduit hélicoïdal 10 est remplacé par un simple conduit circulaire 11 réalisé en creux sur la pièce extérieure 3. Si l'on ne désire pas prévoir de refroidissement, il est possible de prévoir d'autres types d'éléments d'amortissement que des joints annulaires fermés, la caractéristique essentielle devant être que ces éléments d'amortissement soient disposés circonférentiellement entre les surfaces en regard des parties 2 et 3 du stator. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter différentes variantes et modifications sans pour autant sortir ni de son cadre ni de son esprit. Ainsi, on peut disposer des éléments élastiques d'amortissement entre le corps de stator 1 et une pièce extérieure remplaçant les pièces 2 et 3 de l'enveloppe. On peut encore disposer des éléments élastiques d'amortissement entre le corps de stator 1 et la pièce intérieure 2 de l'enveloppe, et conserver les joints 8 et 9 entre les pièces intérieure 2 et extérieure 3. On dispose alors de deux étages d'amortissement des vibrations et l'on peut choisir les propriétés des éléments élastiques d'amortissement de chaque étage de manière à filtrer des fréquences de vibration différentes. REVENDICATION 1. Stator de machine tournante, notamment de machine électrique tournante à réluctance variable, comprenant un stator comportant une première et une deuxième pièces concentriques emboîtées à jeu, des éléments élastiques d'amortissement étant disposés entre les deux pièces, caractérisé par le fait que les éléments élastiques d'amortissement (8,9; 13) sont disposés circonférentiellement autour de la pièce (2) la plus intérieure des deux entre la surface extérieure de cette pièce et la surface intérieure enri regard de l'autre pièce (3). 2. Stator selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments d'amortissement sont des joints annulaires (8,9). 3. Stator selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments d'amortissement sont des plots répartis circonférentiellement. 4. Stator selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments d'amortissement sont constitués par un joint élastique hélicoïdal (13) ou un jonc élastique spiralé sur la longueur du stator entre les surfaces en regard des deux pièces. 5. Stator selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les mouvements relatifs entre les deux pièces sont limités axialement et circonférentiellement par des moyens d'arrêt offrant des propriétés amortissantes, notamment des goupilles, vis, pions, constitués partiellement ou totalement de matériaux aux propriétés amortissantes ou par une pièce aux propriétés amortissantes. 6. Stator selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est monté sur une structure d'accueil par la pièce (3) la plus extérieure du stator. 7. Stator selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il est monté sur la structure d'accueil par l'intermédiaire de flasques d'extrémité (6,7). 8. Stator selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les deux pièces (2,3) sont disposées autour d'un paquet de tôles statoriques. 9. Stator selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'une desdites pièces concentriques est constituée par un paquet de tôles statoriques, les éléments élastiques d'amortissement étant disposés au contact du paquet de tôles statoriques. 10. Stator selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte, outre les deux pièces (2,3), une ou plusieurs pièces intermédiaires concentriques emboîtées, des éléments d'amortissement circonférentiels étant disposés dans les espaces annulaires ménagés entre les pièces respectives constituant le stator. 11. Stator selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux éléments d'amortissement distincts occupant deux positions axiales différentes sur l'axe du stator.