Brevet FR2838883A1 — publié le 20031024

caracterisee par le fait que sa puissance est superieure ou egale a 500 kW. L' invention concerne une machine electrique tournante, notamment pour vehicule automobile, du type comprenant un rotor monte rotatif a l'interieur d'un stator comportant un corps cylindrique et un bobinage a plusieurs phases formees chacune par une pluralite d' elements electriquement conducteurs montes en serie le long de la peripherie du stator entre une entree et une sortie, le corps cylindrique comprenant dans sa face radialement interne des encoches radiales de reception d' au moins deux padres d'elements conducteurs de phase qui vent juxtaposes dans l'encoche dans la direction radiale pour former au moins quatre couches d'elements conducteurs, chaque element conducteur presentant la forme d'une epingle comportant une partie formant tete en forme d'un U vu dans la direction peripherique et deux branches recues dans deux encoches differentes, les extremites libres des branches etant chacune electriquement connectee a une extremite libre d'une branche d'un autre element conducteur. L' invention concerne egalement un element conducteur en epingle pour machine electrique tournante, du type comprenant une partie de base en U. en forme d'un arc de cercle entre deux parties formant les branches du U. On connalt par le brevet US N 6 314 780 un bobinage de stator du type defini ci-dessus, dans lequel les deux conducteurs de chaque padre presentent des largeurs differentes de sorte que le conducteur plus etroit soit dispose a l'interieur du conducteur plus large, les fetes formant alors des U inegaux concentriques. Lors du formage des epingles, les branches vent plus rapprochees dans leur portion droite qu'au niveau de la tete si bien que ces derrieres constituent des renflements par rapport aux branches. La configuration des epingles selon le brevet US presente l' inconvenient qu'en raison de la largeur differente des epingles de chaque padre, il faut au moins deux posses de formage d'epingles specifiques, equipes d'outillages differents. De plus, il y a un risque d'alteration de liemail de protection dans la zone de tete des epingles de plus forte courbure. A ces inconvenients s'ajoute encore que les fetes larges des epingles, qui constituent le chignon occasionnent une augmentation du diametre exterieur de celui-ci, genante lors de son montage dans le palier. L' invention a pour but de pallier les inconvenients qui viennent d'etre enonces de l'etat a la technique. Pour atteindre ce but, un element conducteur selon l' invention est caracterise en ce que l'une des deux branches de l' clement conducteur en epingle est decalee de sa position de symetrie a l'egard de l'autre branche, par rapport a l'axe de symetrie de l'epingle, d'une distance legerement superieure a la largeur diune branche. Selon une caracteristique de l' invention, la distance entre les deux branches paralleles de l' clement conducteur correspond sensiblement a deux fois la largeur d'une branche d' clement conducteur augmentee d'un jeu. Selon une caracteristique de ['invention, la branche decalee precitee est courbee au niveau de sa naissance en direction de l'autre branche, puis coudee pour etre parallele a cette derriere a la distance predeterminee. Selon une caracteristique de ['invention, les deux elements conducteurs d'une padre d' elements conducteurs presentent des formes sensiblement identiques. Ainsi avantageusement, une padre d'elements conducteurs est realisee de maniere economique par la fabrication diun seul type d' clement conducteur. D'autre part, un machine electrique tournante, notamment pour vehicule automobile, du type comprenant un rotor monte rotatif a l'interieur d'un stator comportant un corps cylindrique et un bobinage a plusieurs phases formees chacune par une pluralite d'elements electriquement conducteurs montes en serie le long de la peripherie du stator entre une entree et une sortie, le corps cylindrique comprenant dans sa face lateralement interne des encoches radiales de reception d'au moins deux padres d'elements conducteurs de phase, qui vent juxtaposes dans leur encoche dans la direction radiale pour former au moins quatre couches d'elements conducteurs, chaque element conducteur presentant la forme d'une epingle comportant une partie de tete en forme d'un U. vue dans la direction peripherique, et deux branches recues dans deux encoches differentes, les extremites libres des branches etant chacune electriquement connectees a une extremite libre d'une branche d'un autre element conducteur, les fetes des epingles disposees d'un cote du corps cylindrique de stator formant un chignon est caracterisee en ce qutelle comporte des padres d'elements conducteurs selon l' invention. Selon une autre caracteristique de ['invention, les padres d' elements conducteurs vent implantees dans les encoches du stator de fac,on que les branches non decalees des deux elements conducteurs se trouvent dans une encoche et les deux branches decalees precitees dans une autre encoche. Selon une caracteristique avantageuse de l 'invention, les padres d' elements conducteurs vent implantees dans les encoches du stator de fa, con que dans la couche interieure diune premiere encoche se trouve la branche droite d'une premiere epingle, l'autre branche coudee de cette premiere epingle etant dans la troisieme couche de l'autre encoche et en ce que dans la deuxieme couche interieure de la premiere encoche, se trouve la branche coudee de la deuxieme epingle, l'autre branche droite de cette deuxieme epingle etant dans la quatrieme couche de l'autre encoche. Selon encore une autre caracteristique de l' invention, la largeur totale des elements conducteurs d'une padre d' elements conducteurs, dans une vue le long de la peripherie du stator, est sensiblement constante sur toute lioxtension radiale de la padre d'elements conducteurs. Selon encore une autre caracteristique de ['invention, le diametre exterieur du chignon est sensiblement egal au diametre exterieur sur les conducteurs dans les encoches. L' invention sera mieux comprise et d'autres buts, caracteristiques, details et avantages de celle-ci apparaltront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en reference aux dessins schematiques annexes donnes uniquement a titre d'exemple illustrant un mode de realisation de l' invention et dans lesquels: - La figure 1 est une vue en coupe axial d'un type de machine electrique tournante anquel l' invention est applicable; - La figure 2 est une vue en perspective du stator diune machine electrique tournante selon la figure 1; - La figure 3 est une vue en coupe transversale montrant le dispositif des elements conducteurs dans une encoche du stator; - La figure 4 est une vue de dessus diun stator d'une machine selon la figure 1; - La figure 5 est une vue schematique illustrant l' implantation de padre d'elements conducteurs dans un stator, conformement a l' invention; - La figure 6 illustre une padre d' elements conducteurs en epingles selon l' invention; - La figure 7 illustre un element conducteur selon l' invention, d'une configuration particulierement avantageuse; - La figure 8 illustre une padre d'elements conducteurs en epingles, selon l' invention, presentant la configuration selon la figure 3; - La figure 9 est une representation schematique diun mode d' implantation des elements conducteurs selon l 'invention dans deux encoches consecutives diune meme phase; - La figure 10 est une representation schematique d'un mode avantageux d' implantation de padres d'elements conducteurs en epingles selon la figure 8 dans le stator d'une machine electrique tournante. On decrira d'abord en reference a la figure 1 la structure generale d'une machine electrique tournante, ici d'un alternateur pour vehicule automobile, a laquelle l' invention est susceptible de s'appliquer. L'alternateur comporte, en allant de gauche a droite de la figure 1, ciest-a-dire d' avant en arriere, une poulie d'entralnement 1 solidaire de l'extremite avant de l'arbre 2 dont l'extremite arriere porte des bagues collectrices (non representees) appartenant a un collecteur 3. L'axe de l'arbre 2 constitue l'axe de rotation de la machine. Centralement, l'arbre porte a fixation le rotor 4 dote d'un bobinage d'excitation 5, dont les extremites vent reliees par des liaisons electriques au collecteur 3. Le rotor 4 est ici un rotor a griffes comportant deux roues polaires avant et arriere 6, 7 portent chacune respectivement un ventilateur avant 8 et arriere 9. Les references 11 et 13 designent les paliers avant et arriere de la machine. Les ventilateurs creent des ecoulements d'air de refroidissement tels que, par exemple, indiques par des lignes flechees. Le rotor 4 est monte coaxialement et rotatif a l'interieur d'un stator 10 de type hexaphase, comprenant dans l'exemple represente a la figure 2 un corps cylindrique 12 d'axe X-X' et deux series de trots phases P1 a P3 et P4 a P6, de fa,con connue en soi. Chaque phase P1 a P6 est formee par une pluralite d'elements electriquement conducteurs 14 montes en serie le long de la peripherie du stator 10 entre une entree, respectivement E1 a E6 et une sortie respectivement S1 a S6, pour former au moins un enroulement de phase. Comme on le volt sur la figure 2, le corps cylindrique 12 appele aussi paquet de soles comprend dans sa face radialement interne des encoches radiales L de reception d'au moins quatre elements conducteurs de phase 14. Les elements conducteurs vent juxtaposes dans l'encoche L dans la direction radiale pour former au moins quatre couches d' elements conducteurs C1 a C4 comme on le volt sur les figures 3 et 5. Les quatre elements conducteurs engages dans une encoche constituent deux padres d' elements conducteurs. La figure 6 presente une padre d'elements conducteurs 14 dont chacun presente la forme d'une epingle comportant deux branches sensiblement paralleles 14a et 14b. On constate que les rayons de courbure des fetes 14c des deux epingles vent identiques. En se referent a la figure 5 on constate que chaque element conducteur en epingle 14 s'etend entre deux encoches L,L' dont chacune recoit une branche 14a ou 14b, les deux branches se trouvant dans les deux encoches L,L' dans des couches differentes. Cette disposition des elements conducteurs est obtenue par vrillage des epingles telles que representees sur la figure 4, avec les fetes 14c se trouvant du meme cote axial 12a du stator 12 et formant un chignon 16. Les extremites libres des branches 14a et 14b de chaque element conducteur en epingle 14 depassent du second cote axial 12b du corps 12 et vent electriquement connectes chacun a l'extremite libre d'un autre element conducteur en epingle, formant ainsi un deuxieme chignon 18. La figure 6 illustre schematiquement la disposition des deux padres d' elements conducteurs en epingle dans leurs deux encoches receptrices, designees L et L'. On constate que par exemple les branches 14a des elements conducteurs 14 d'une padre se trouvent dans l'encoche L dans les couches radialement successives interne C1 et C2 et les branches 14b des elements conducteurs de cette padre vent placees dans l'encoche L' dans les deux couches successives radialement externes C3 et C4. La configuration des deux elements conducteurs 14 de chaque padre, tels que representes sur la figure 6 presentent ainsi l'avantage qu'on n'a plus besoin de deux posses de formage d'epingles equipes d'outillages differents, comme dans lietat de la technique, du fait que les epingles presentent le meme rayon de courbure. On evite ainsi le risque susmentionne d' alteration de l'email de protection au niveau de la courbure. Les figures 7 et 8 representent une configuration particulierement avantageuse des deux elements conducteurs en epingle d'une padre. En effet, loreque l'on constitue une padre d'epingles, conformement a la figure 6, il reste un jeu J entre les deux branches interieures de la padre. Lors de l 'operation de vrillage des epingles et de l' insertion dans le stator, ce jeu va etre reduit a une valeur proche de zero dans la partie droite des branches inserees dans les encoches. La figure 7 illustre une configuration avantageuse de chaque epingle. L' element conducteur en epingle 14 de la figure 7 presente la particularite par rapport aux epingles selon la figure 6, que le pliage au niveau de la tete 14c est effectue de fac,on que la courbure va au- dela d'un angle de 180 si bien que la portion de la branche 14b proche de la courbure n'est plus parallele a la branche 14a mais inclinee en direction de celle-ci selon un angle pre determine. Puis a une certaine distance de courbure ou de tete 14c, en 20, la branche 14b est coudee pour qu'elle sietende a nouveau parallelement a la branche 14a. Ainsi l'ecart entre les deux branches est plus faible dans leur portion de parallelite qu'au niveau de la tete 14c. Le decalage de la branche 14b ainsi realise correspond sensiblement a la largeur d d'une telle branche 14b et la distance entre les branches 14a et 14b correspond a a la largeur d'une branche plus un certain jeu. La figure 8 montre qu'en disposant les deux elements conducteurs 14 de fac, on que leurs branches courbees 14b soient adjacentes, il est possible diobtenir une configuration globale des deux epingles dans laquelle la largeur de l' ensemble est pratiquement constante sur toute la longueur des epingles tout en ayant reduit pratiquement a zero l'ecart J des deux branches adjacentes 14b. Ainsi la largeur totale d'une padre d'epingles n'excede pas celle d'une epingle seule. Les figures 9 et 10 illustrent deux possibilites d'implantation des padres d' elements conducteurs en epingle 14 dans le stator 12. Dans le cas de la figure 9, les epingles 14 vent placees de fac,on que leurs branches droites 14a soient juxtaposees dans une encoche, par exemple dans les deux couches radialement internee de l'encoche L et les deux branches coudees 14b dans l'encoche L' dans les deux couches radialement exterieures. On constate quton obtient ainsi un chignon 16 ayant un diametre exterieur DCH superieur au diametre exterieur DE defini par les branches exterieures 14b. Autrement dit le chignon presente un gonflement qui pourrait gener son bon montage dans le palier de la machine electrique tournante. La figure 9 montre que ce gonflement vers l'exterieur du chignon peut etre evite loreque l'on implante les epingles 14 de la maniere illustree sur la figure >3, ciest-a-dire en plac,ant dans une meme encoche L dans des couches radiales radialement successives la branche droite 14a d'une epingle et la branche 14b coudee de l'autre epingle et, dans l'autre encoche L', dans la troisieme couche la branche coudee 14b de l'epingle dont la branche droite 14a se trouve dans la couche radialement interne de la premiere encoche L. L'autre branche droite 14a de la padre occupera alors dans l'encoche L' la couche radialement exterieure. Plus precisement, les padres d' elements conducteurs 14 vent implantees dans les encoches L, L' du stator 10 de fa,con que dans la couche interieure C1 d'une premiere encoche L se trouve la branche droite 14a d'une premiere epingle, l'autre branche coudee 14b de cette premiere epingle etant dans la troisieme couche C3 de l'autre encoche L' et en ce que dans la deuxieme couche interieure C2 de la premiere encoche L, se trouve la branche coudee 14b de la deuxieme epingle, l'autre branche droite 14a de cette deuxieme epingle etant dans la quatrieme couche C4 de l'autre encoche L'. Ainsi le diametre exterieur DCH du chignon 16 est reduit et sensiblement identique au diametre DE exterieur des branches des epingles de l'autre cote axial 12b du corps de stator 12, c'est-a-dire au diametre exterieur sur les conducteurs dans les encoches. Il est encore a noter que, dans le cas de la figure 8, on pourrait bien entendu laisser les fetes 14c prendre une position inclinee lors du vrillage et de reduire ainsi le diametre exterieur du chignon. Mais cette inclinaison tendrait a rapprocher les milieux des deux padres d'epingles consecutives, au risque de creer un contact electrique et ainsi un court-circuit. La configuration selon la figure 10 elimine tout risque de contact ponctuel dangereux au croisement de deux paries d'epingles consecutives. REVEND I CAT I ONS 1. Element conducteur en epingle pour un stator d'une machine electrique tournante, du type comprenant une partie formant tete en U et deux parties formant branches, sensiblement paralleles l'une a l'autre, caracterise en ce que l'une (14b) des deux branches (14a, 14b) de l' clement conducteur en epingle (14) est decalee de sa position de symetrie a l'egard de l'autre branche (14a), par rapport a l'axe de symetrie de l'epingle, d'une distance legerement superieure a la largeur (d) d'une branche (14a, 14b). 2. Element conducteur selon la revendication 1, caracterise en ce que la distance entre les deux branches paralleles (14a, 14b) de l' clement conducteur (14) correspond sensiblement a deux fois la largeur d'une branche d' clement conducteur augmentee d'un jeu (J). 3. Element conducteur selon la revendication 2, caracterise en ce que la branche (14b) decalee precitee est courbee au niveau de sa naissance en direction de l'autre branche (14a), puis coudee pour etre parallele a cette derriere a la distance predeterminee. 4. Machine electrique tournante, notamment pour vehicule automobile, du type comprenant un rotor monte rotatif a l'interieur d'un stator comportant un corps cylindrique et un bobinage a plusieurs phases formees chacune par une pluralite d' elements electriquement conducteurs montes en serie le long de la peripherie du stator entre une entree et une sortie, le corps cylindrique comprenant dans sa face lateralement interne des encoches radiales de reception d'au moins deux padres d'elements conducteurs de phase, qui vent juxtaposes dans leur encoche dans la direction radiale pour former au moins quatre couches d' elements conducteurs, chaque element conducteur presentant la forme d'une epingle comportant une partie de tete en forme d'un U. vue dans la direction peripherique, et deux branches rec,ues dans deux encoches differentes, les extremites libres des branches etant chacune electriquement connectees a une extremite libre d'une branche d'un autre element conducteur, les fetes des epingles disposees d'un c8te du corps cylindrique de stator formant un chignon, caracterisee en ce que les elements conducteurs (14) vent des elements selon l'une des revendications 1 a 3. 5. Machine selon la revendication 4, caracterisee en ce que les deux elements conducteurs (14) d'une padre d'elements conducteurs presentent des formes sensiblement identiques. 6. Machine selon la revendication 5, caracterisee en ce que les padres d' elements conducteurs (14) vent implantees dans les encoches (L, L') du stator (10) de fa,con que les branches non decalees (14a) des deux elements conducteurs se trouvent dans une encoche (L) et les deux branches decalees precitees (14b) dans une autre encoche ( L'). 7. Machine selon la revendication 5 caracterisee en ce que les padres d' elements conducteurs (14) vent implantees dans les encoches (L, L') du stator (10) de fa,con que dans la couche interieure (C1) d'une premiere encoche (L) se trouve la branche droite (14a) d'une premiere epingle, l'autre branche coudee (14b) de cette premiere epingle etant dans la troisieme couche (C3) de l'autre encoche (L') et en ce que dans la deuxieme couche interieure (C2) de la premiere encoche (L), se trouve la branche coudee (14b) de la deuxieme epingle, l'autre branche droite (14a) de cette deuxieme epingle etant dans la quatrieme couche (C4) de l'autre encoche (L'). 8. Machine selon la revendication 7, caracterisee en ce que la largeur totale des elements conducteurs (14) d'une padre d'elements conducteurs (14), dans une vue le long de la peripherie du stator, est sensiblement constante sur toute liextension radiale de la padre d' elements conducteurs. 9. Machine selon la revendication 8, caracterisee en ce que le diametre exterieur (DCH) du chignon (16) est sensiblement egal au diametre exterieur (DE) sur les conducteurs dans les encoches.