Brevet FR2871307A1 — publié le 20051209

AGENCEMENT DE STATOR D'UNE MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE La présente invention se rapporte à un stator d'une machine électrique tournante devant être monté sur un véhicule tel 5 qu'une voiture pour passagers ou un camion. Un stator d'une machine électrique tournante telle qu'un moteur ou un générateur comprend un noyau de stator comportant plusieurs encoches. Les publications de brevets mises à la disposition du public WO 92/06 527 et JP-A-2003-199 304, ou son équivalent US 2003/0 121 139 Al décrivent des stators comportant plusieurs encoches dans lesquelles les segments de conducteurs en forme de U sont insérées. Le stator décrit dans le document WO 92/06 527 comporte des segments de conducteurs en forme de U irréguliers en plus de segments de conducteurs en forme de U réguliers qui sont soudés les uns aux autres pour former un enroulement de stator. Lorsque l'enroulement de stator est formé, la partie de coude des segments de conducteurs en forme de U irréguliers est torsadée par un anneau de torsion. En conséquence, il est nécessaire pour les parties de coude des segments de conducteurs en forme de U irréguliers d'avoir une certaine hauteur à partir d'une extrémité axiale du noyau de stator. En d'autres termes, les segments de conducteurs en forme de U irréguliers augmentent la résistance de l'enroulement de stator. Le stator décrit dans le document US 2003/0121 139 Al comporte également des segments de conducteurs en forme de U irréguliers pour raccorder des segments de conducteurs en forme de U réguliers. Ces segments de conducteurs en forme de U irréguliers sont formés de manière à avoir une partie sinueuse en forme de S sur le dessus des parties de coude pour raccorder les segments de conducteurs en forme de U réguliers. C'est-àdire que la partie sinueuse en forme de S augmente la longueur et la résistance de l'enroulement de stator. C'est un but de l'invention de fournir un stator amélioré 35 d'une machine électrique tournante qui comporte un enroulement de stator présentant une résistance plus faible. Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, un enroulement de stator comprend une pluralité de segments réguliers reliés en série comportant une paire de parties dans les encoches insérées dans une paire régulièrement disposée des encoches et une partie de coude et une pluralité de segments irréguliers comportant une paire de parties dans les encoches disposées dans une paire d'encoches dont l'emplacement est approprié pour connecter les segments réguliers afin de former l'enroulement de stator et une partie de jonction continue qui enjambe certains des segments réguliers et s'étendant le long d'un axe central du noyau de stator pour être en contact avec la partie de coude des segments réguliers. En conséquence, les segments irréguliers peuvent être rendus droits de sorte que les segments réguliers peuvent être raccordés par leurs parties de jonction avec une longueur aussi courte que possible et n'augmentent pas significativement la résistance de l'enroulement de stator. De préférence, les parties de jonction s'étendent dans la direction circonférentielle du noyau de stator. Certaines de parties de jonction peuvent s'étendre dans une direction inclinée par rapport à la direction circonférentielle du noyau de stator. La pluralité de segments réguliers du mode de réalisation ci-dessus comprend de préférence des premiers sousensembles de segments de conducteurs disposés au niveau d'une circonférence intérieure du noyau de stator comprenant un grand segment de conducteur en forme de U régulier et un petit segment de conducteur en forme de U régulier et des seconds sous-ensembles d'un segment de conducteur qui comprend un segment de conducteur en forme de U régulier qui présente la même forme que le premier ensemble, et une hauteur plus petite à partir d'une extrémité axiale du noyau de stator que le premier sous-ensemble. De préférence, le premier sous-ensemble est disposé radialement à l'intérieur du second sous-ensemble, de sorte que les parties de coude des segments réguliers disposés radialement à l'intérieur du noyau de stator peuvent être plus hautes que pour ceux disposés radialement à l'extérieur du noyau de stator. Cet agencement est efficace pour limiter ou minimiser la hauteur et le diamètre extérieur des groupes d'extrémités de bobines et également la longueur de l'enroulement de stator. En outre, la partie de jonction des segments irréguliers est de préférence disposée entre les premiers sous-ensembles et les seconds sous- ensembles. Le segment irrégulier peut comporter une paire de parties inclinées, dont chacune s'étend depuis la partie de jonction parallèlement à une partie inclinée d'un segment en forme de U régulier adjacent. Les deux segments réguliers voisins, qui sont traversés par la partie de jonction sont agencés pour être plus proches l'un de l'autre dans la direction de la circonférence que d'autres segments réguliers. D'autres buts, particularités et caractéristiques de la présente invention, de même que les fonctions de parties associées de la présente invention deviendront évidents d'après une étude de la description détaillée suivante, des revendications annexées et des dessins. Dans les dessins: La figure 1 est une vue longitudinale en coupe transversale simplifiée d'un moteur conforme à un mode de réalisation préféré de l'invention, La figure 2 est une vue en perspective d'une paire de segments de conducteurs en forme de U réguliers devant être utilisés dans le moteur conforme au mode de réalisation préféré, La figure 3 est une vue en coupe transversale d'un stator du moteur conforme au mode de réalisation préféré, La figure 4 est un schéma simplifié illustrant la disposition de segments de conducteurs en forme de U irréguliers du stator du moteur conforme au mode de réalisation préféré, La figure 5 est une vue en plan fragmentaire du stator illustrant la disposition de segments de conducteurs en forme de U irréguliers, La figure 6 est une vue latérale en coupe transversale simplifiée du stator illustrant la disposition de segments de conducteurs en forme de U irréguliers, La figure 7 est une vue latérale du stator vu depuis l'intérieur radialement de celui-ci afin d'illustrer la disposition d'un segment de conducteur en forme de U irrégulier, et La figure 8 illustre un segment de conducteur en forme de U 35 irrégulier modifié. Un mode de réalisation préféré de l'invention sera décrit en faisant référence aux dessins annexés. Comme indiqué sur la figure 1, un moteur 100 conforme au mode de réalisation préféré de l'invention comprend un noyau de stator 1, un rotor 2, un enroulement de stator 3, un châssis 5 et un arbre rotatif 7. Le noyau de stator 1 est un élément magnétique en forme de couronne qui comporte plusieurs encoches 35 au niveau de la surface intérieure radialement, et est supporté par le châssis 5. L'enroulement de stator 3 est un enroulement triphasé, qui est attaqué par un circuit de commande de convertisseur triphasé. L'enroulement de stator 3 est maintenu dans les encoches 35 du noyau de stator 1 et comporte une paire de groupes d'extrémités de bobines 31, 32 aux extrémités axiales opposées du noyau de stator 1, formant un stator du moteur 100. Les parties d'extrémités de bobines 31, 32 s'étendent respectivement dans les directions axiales opposées de l'arbre rotatif 7 depuis les extrémités axiales opposées du noyau de stator 1. Le rotor 2 est supporté avec possibilité de rotation par le châssis 5 par l'intermédiaire de l'arbre rotatif 7. L'enroulement de stator 3 est constitué de plusieurs ensembles de segments de conducteurs en forme de U réguliers 331, 332 comme indiqué sur la figure 2. Chaque segment de conducteur en forme de U régulier est inséré dans une paire d'encoches 35 du noyau de stator 1 à partir d'une extrémité axiale du noyau de stator 1 de sorte qu'une longueur préétablie des parties d'extrémités de chaque segment de conducteur régulier dépasse de l'autre extrémité axiale du noyau de stator 1. Alors les parties d'extrémités de chaque segment de conducteur en forme de U régulier sont respectivement torsadées et soudées à des parties d'extrémités d'autres segments de conducteurs qui sont espacées d'un angle électrique de 7t/2 radians des parties d'extrémités. A ce propos, les segments de conducteurs sont recouverts d'un matériau isolant à l'exception des parties connectées et soudées. Comme indiqué sur les figures 1 et 3, un ensemble S de segments de conducteurs en forme de U réguliers devant être montés dans le noyau de stator 1 comprend un premier sous- ensemble S1 de segments de conducteurs 331, 332 disposés au niveau de la circonférence intérieure du noyau de stator et un second sous-ensemble S2 d'un segment de conducteur 333. En d'autres termes le premier sous- ensemble S1 comprend quatre parties droites dans les encoches 331a, 331b, 332a, 332b et le second sous-ensemble S2 comprend deux parties droites dans les encoches 333a, 333b (non représentées) qui correspondent à une partie droite dans l'encoche 333b d'un autre segment de conducteur 333 comme indiqué sur la figure 3. Le premier sous-ensemble Si comprend un grand segment de conducteur en forme de U régulier (appelé ci-après le grand segment) 331 et un petit segment de conducteur en forme de U régulier 332 (appelé ci-après le petit segment) dont chacun à une partie de coude (ou une partie de tête en forme de V) à disposer sur une extrémité axiale du noyau de stator 1, une paire de parties droites dans les encoches qui s'étend depuis la partie de coude devant être insérée dans une paire des encoches 35 du noyau de stator 1 et une paire des parties d'extrémités mentionnées ci- dessus qui dépasse de l'autre extrémité axiale du noyau de stator 1. Avant que les grand ou petit segments 331, 332 soient insérés dans l'une des encoches 35, ils ne sont pas traités et restent droits. L'enroulement de stator 3 comprend un premier groupe d'extrémités de bobines (groupe d'extrémités de bobines du côté tête) 31 disposé coaxialement à une extrémité axiale du noyau de stator 1 et un second groupe d'extrémités de bobines (groupe d'extrémités de bobines du côté queue) 32 disposé coaxialement au niveau de l'autre extrémité axiale du noyau de stator 1 et un groupe dans les encoches 35 disposé dans les encoches du noyau de stator 1. Comme indiqué sur la figure 2, le grand segment 331 du premier sousensemble S1 comprend une paire de parties dans les encoches 33la et 331b, une partie de tête (ou partie de coude) 331c et une paire de parties d'extrémités 331f et 331g. Chaque partie d'extrémité 331f, 331g comporte une partie de raccordement 331d ou 331e qui doit être soudée à une partie de raccordement d'un autre petit segment qui doit être adjacent à celuici. Le petit segment 332 du même premier sous-ensemble comprend également une paire de parties dans les encoches 332a et 332b, une partie de tête (ou partie de coude) 332c et une paire de parties d'extrémités 332f et 332g. Chaque partie d'extrémité 332f, 332g comporte également une partie de raccordement 332d ou 332e qui doit être soudée à une partie de raccordement 331d' ou 331e' d'un autre grand segment qui doit être adjacente à celle-ci dans une direction radiale du noyau de stator 1. La partie dans l'encoche 331a du grand segment 331 est disposée dans la couche la plus intérieure (appelée ci-après la première couche P1) d'une certaine encoche et la partie dans l'encoche 332a du petit segment 332 est disposée dans la couche intérieure suivante (appelée ci-après la seconde couche P2) de la même encoche, et les parties dans les encoches 332b, 331b des mêmes petit et grand segments 332, 331 sont respectivement disposées dans les couches suivantes (les troisième et quatrième couches P3, P4) d'une autre encoche 35 qui est éloignée d'un pas prescrit T (par exemple un pas de pôle ou ir radians d'angle électrique de la certaine encoche). En conséquence, la partie de tête 332c du petit segment 332 est entourée par la partie de tête 331c du grand segment 331 du même premier sous-ensemble S1. Le segment en forme de U régulier 333 du second sous- ensemble S2 présente la même forme et la même taille que le petit segment 332 du premier sous-ensemble S1. Cependant, la taille et la forme peuvent être modifiées si cela est nécessaire ou préférable. Une partie dans l'encoche du segment en forme de U régulier du second sous-ensemble S2 est disposée dans la cinquième couche P5 de la certaine encoche et l'autre partie dans l'encoche est disposée dans la sixième couche P6 (la couche la plus à l'extérieur) d'une autre encoche 35 qui est éloignée du pas prescrit T de la certaine encoche. Comme indiqué sur la figure 3, chaque encoche 35 ménage un espace pour recevoir les six parties dans l'encoche qui suivent dans six couches alignées radialement P1 à P6: les parties dans l'encoche 331a, 332a du certain premier sous-ensemble S1, les parties dans l'encoche 332b', 331b' d'un autre premier sous-ensemble S1, et les parties dans l'encoche de deux seconds sous- ensembles S2. L'enroulement de stator 3 est constitué d'enroulements triphasés, dont chacun est constitué de segments de conducteurs en forme de U réguliers connectés en série des sous-ensembles S1 et de segments de conducteurs en forme de U réguliers connectés en série des sous-ensembles S2. En conséquence chaque enroulement de phase s'enroule trois fois autour du noyau de stator 1. Comme indiqué sur la figure 4, plusieurs segments de conducteurs en forme de U irréguliers sont employés pour connecter les segments de conducteurs en forme de U réguliers afin de former l'enroulement de stator 3. Des segments irréguliers intérieurs 133A, 133B, 133C connectent respectivement les segments réguliers s'étendant depuis la première couche P1 et les segments réguliers s'étendant depuis la troisième couche. Les segments irréguliers extérieurs 133D, 133E, 133F connectent respectivement les segments réguliers s'étendant depuis la quatrième couche P4 et les segments réguliers s'étendant depuis la cinquième couche P5. Sur la figure 4, les références numériques 8 à 26 sur le côté intérieur radialement des encoches représentent des numéros d'encoches (N ) d'encoches dans lesquelles les segments réguliers sont torsadés et insérés dans les première, troisième et cinquième couches, alors que les références numériques 17 à 35 sur le côté extérieur radialement des encoches représentent des numéros d'encoches (N ) d'encoches dans lesquelles les segments réguliers sont torsadés et insérés dans les seconde, quatrième et sixième couches. En d'autres termes, le segment irrégulier intérieur 133A comporte une partie dans l'encoche qui est disposée dans la première couche Pi de l'encoche N 22 des encoches 35 et l'autre partie dans l'encoche, qui est disposée dans la troisième couche P3 de l'encoche N 24 des encoches 35. Comme indiqué sur la figure 5, la partie de tête du segment irrégulier intérieur 133A comprend une partie de jonction 134A qui s'étend dans une zone intérieure radialement d'un cercle sur lequel les centres des parties de tête 331C des grands segments 331 sont situés. La partie de jonction 134A est continue et ne comporte aucune partie de connexion dans celle-ci. La partie de jonction 134A est droite lorsqu'elle est projetée sur une surface parallèlement à l'axe du noyau de stator et s'incline vers la direction de la circonférence du noyau de stator. Elle s'étend le long de l'axe central du noyau de stator jusqu'à être presque en contact avec le grand segment 331 comme indiqué sur la figure 6. La partie de tête du segment irrégulier intérieur 133A comprend également une paire de parties inclinées 135A, dont chacune s'étend depuis la partie de jonction 134A jusqu'à une partie dans l'encoche parallèlement à une partie inclinée d'un segment en forme de U régulier adjacent, comme indiqué sur la figure 7. Les segments irréguliers intérieurs 133B et 133C sont pratiquement les mêmes que le segment irrégulier 133A. Le segment irrégulier extérieur 133D comporte une partie dans l'encoche qui est disposée dans la cinquième couche P5 de l'encoche N 22 (le numéro du côté intérieur) des encoches 35 et l'autre partie dans l'encoche qui est disposée dans la quatrième couche P4 de l'encoche N 33 des encoches 35. Comme indiqué sur la figure 5, la partie de tête du segment irrégulier extérieur 133D comprend une partie de jonction 134D qui s'étend dans une zone entre les centres des parties de tête 331c des grands segments 331 du premier sous-ensemble Si et les centres des parties de tête 332c des petits segments 332 du second sous-ensemble S2. La partie de jonction 134D est continue et ne présente aucune partie de connexion dans celle-ci. La partie de jonction 134D est droite lorsqu'elle est projetée sur une surface parallèlement à l'axe du noyau de stator et s'étend le long d'une direction circonférentielle du noyau de stator. Elle s'étend le long de l'axe central du noyau de stator jusqu'à être presque en contact avec à la fois le grand segment 331 du premier sous-ensemble S1 et le petit segment 332 du second sous-ensemble S2, comme indiqué sur la figure 6. La partie de tête du segment irrégulier intérieur 133A comprend également une paire de parties inclinées 135A, dont chacune s'étend depuis la partie de jonction 134A jusqu'à une partie dans l'encoche parallèlement à une partie inclinée d'un segment en forme de U régulier adjacent, comme indiqué sur la figure 7. Les segments irréguliers intérieurs 133B et 133C sont pratiquement les mêmes que le segment irrégulier 133A. Comme indiqué sur la figure 6, le premier sous-ensemble S1 présente une plus grande hauteur H1 depuis une extrémité axiale du noyau de stator 1 qu'une hauteur H2 du second sous-ensemble S2. En d'autres termes, les parties de tête des segments réguliers deviennent plus hautes lorsqu'elles approchent de l'axe central du noyau de stator 1. En outre, les parties de tête du grand segment 331 du premier sous-ensemble S1 et du petit segment 332 du second sous-ensemble S2 sont disposées en contact les unes avec les autres. Comme indiqué sur la figure 5, la partie de jonction 134A du segment irrégulier 133A enjambe deux segments réguliers voisins 331', 331" du premier sous-ensemble S1, et la partie de jonction 134D du segment irrégulier 133D enjambe deux segments réguliers voisins 332', 332" du second sous-ensemble S2. Les deux segments réguliers voisins 331', 331", et les deux segments réguliers voisins 332', 332" sont agencés pour être plus proches les uns des autres dans la direction circonférentielle que d'autres segments réguliers que les segments irréguliers n'enjambent pas. Cet agencement est efficace pour limiter ou minimiser la hauteur et le diamètre extérieur des groupes d'extrémités de bobines et, également, la longueur de l'enroulement de stator 3. Le segment irrégulier peut recevoir une forme telle que la partie centrale de la partie de jonction puisse pendre comme indiqué sur la figure 8. Ceci est efficace pour réduire la contrainte de flexion entre la partie de jonction 134A et la partie inclinée 135A. Dans la description qui précède de la présente invention, l'invention a été décrite en faisant référence à des modes de réalisation spécifiques de celle-ci. Cependant, il sera évident que diverses modifications et changements peuvent être apportés aux modes de réalisation spécifiques de la présente invention sans s'écarter de la portée de l'invention telle que décrite dans les revendications annexées. En conséquence la description de la présente invention doit être considérée comme étant dans un sens illustratif plutôt que restrictif. REVENDICATIONS 1. Stator d'une machine électrique tournante comprenant un enroulement de stator et un noyau de stator comportant une pluralité d'encoches dans lesquelles des parties de l'enroulement de stator sont disposées, où ledit enroulement de stator comprend: une pluralité de segments réguliers reliés en série (figure 1, Sl, S2, figure 6, 331, 332, 332) comportant une paire de parties dans les encoches (figure 2, 331b, 332b) insérées dans une paire disposée régulièrement des encoches et une partie de coude (figure 2, 331c, 332c), et une pluralité de segments irréguliers (figure 4, 133A à 133F) comportant une paire de parties dans les encoches disposées dans une paire d'encoches dont l'emplacement convient pour relier les segments réguliers afin de former ledit enroulement de stator et une partie de jonction continue (figure 5, 134A, 134D) enjambant certains desdits segments réguliers (figure 5, 332', 332") et s'étendant le long d'un axe central dudit noyau de stator pour être en contact avec la partie de coude desdits segments réguliers (figure 6, 134A, 134D). 2. Stator selon la revendication 1, dans lequel ladite partie de jonction est pratiquement droite (figure 5). 3. Stator selon la revendication 2, dans lequel certaines desdites parties de jonction s'étendent dans la direction circonférentielle dudit noyau de stator (figure 5, 134D). 4. Stator selon la revendication 3, dans lequel certaines desdites parties de jonction s'étendent dans une direction inclinée par rapport à la direction circonférentielle dudit noyau de stator (figure 5, 134A). 5. Stator selon la revendication 1 dans lequel ladite pluralité de segments réguliers comprend une pluralité d'ensembles dont chacun comprend un premier sous- ensemble (figures 1 et 3, Si) de segments de conducteurs disposés au niveau d'une circonférence intérieure du noyau de stator et un second sous-ensemble (figures 1 et 3, S2) d'un segment de conducteur, ledit premier sous-ensemble (Si) comprend un grand segment 5 de conducteur en forme de U régulier (figures 2, 6, 331) et un petit segment de conducteur en forme de U régulier (figures 2, 6, 332) dont chacun comporte la partie de coude, et ledit second sous- ensemble (S2) comprend un segment de conducteur en forme de U régulier qui présente la même forme que le premier sous-ensemble et une hauteur plus petite depuis une extrémité axiale dudit noyau de stator que le premier sous-ensemble. 6. Stator selon la revendication 5, dans lequel ledit premier sousensemble (Sl) est disposé dans ledit noyau de stator radialement à l'intérieur du second sous-ensemble (S2) de sorte que les parties de coude desdits segments réguliers disposés radialement à l'intérieur dudit noyau de stator peuvent être plus hautes que ceux disposés radialement à l'extérieur dudit noyau de stator. 7. Stator selon la revendication 6, dans lequel la partie de jonction (figure 5, 134D) desdits segments irréguliers est disposée entre lesdits premiers sous-25 ensembles et lesdits seconds sous-ensembles. 8. Stator selon la revendication 5, dans lequel ledit premier sousensemble (Si) et le second sous-ensemble (S2) sont disposés pour être en contact l'un avec 30 l'autre au niveau de leurs parties de coude (figure 6). 9. Stator selon la revendication 1, dans lequel lesdits segments irréguliers comprennent une paire de parties inclinées (figure 7, 135A) dont chacune s'étend depuis la partie de jonction (133A) parallèlement à une partie inclinée d'un segment régulier en forme de U adjacent. 10. Stator selon la revendication 1, dans lequel ladite partie de jonction (134A, 134D) enjambe deux segments réguliers 40 voisins (331', 331", 332', 332") qui sont agencés pour être plus proches les uns des autres dans la direction circonférentielle que d'autres segments réguliers (figure 5).