Brevet FR2896349A1 — publié le 20070720

"Outil d'insertion d'un bobinage dans un stator de machine électrique tournante" L'invention concerne un outil d'insertion d'un bobinage dans un stator de machine électrique tournante. L'invention concerne plus particulièrement un outil d'insertion apte à insérer un bobinage dans un corps cylindrique annulaire qui comporte une succession d'au moins trois encoches axiales qui sont consécutives et qui sont ouvertes radialement dans la face radiale intérieure du corps, chaque encoche étant io délimitée par un bord axial amont et par un bord axial aval qui sont radialement intérieurs et opposés et qui sont agencés sur des dents axiales associées consécutives délimitant une encoche, l'outil comporte au moins une lame d'orientation axiale dont la face convexe radialement extérieure est adjacente à la face 15 frontale radialement intérieure d'au moins deux dents axiales, la lame comporte un bord axial d'extrémité tangentielle qui est adjacent à un bord axial d'une première encoche. Les stators d'alternateurs notamment fabriqués en grande série pour équiper des véhicules automobiles sont en grande 20 majorité bobinés par insertion axiale à l'aide de machines, telle que celle décrite dans le document FR-A-2.846.481. Cette machine comporte un bloc d'insertion qui est mobile coaxialement par rapport à un paquet de tôles, et des lames axiales d'insertion qui sont mobiles coaxialement au bloc 25 d'insertion. Les lames d'insertion sont agencées en couronne circulaire autour du bloc d'insertion. Le bobinage est inséré dans des encoches associées à l'aide du bloc d'insertion, entre les lames d'insertion. Chaque encoche est conformée par deux dents axiales. 30 L'insertion du bobinage dans les encoches induit des efforts tangentiels sur les dents axiales. Habituellement, un stator d'alternateur comporte trois encoches par pôle, soit trente-six encoches pour douze pôles, ou 2 quarante-huit encoches pour seize pôles, pour un diamètre compris entre 110 et 150 millimètres. Cependant, avec l'augmentation de la puissance fournie par les alternateurs de nouvelle génération, il devient préférable d'augmenter le nombre d'encoches du stator de manière que le stator comporte six encoches par pôle, soit soixante-douze encoches pour douze pôles ou quatre-vingt-seize encoches pour seize pôles. L'augmentation du nombre d'encoches implique une io augmentation du nombre de dents. Cependant le volume des encoches et le diamètre du stator sont sensiblement identiques pour un stator comportant soixante-douze encoches que pour un stator comportant trente-six encoches. Ainsi, l'épaisseur et la résistance des dents sont 15 diminuées, ce qui peut entraîner une déformation des dents lors de l'insertion axiale du bobinage entre les dents. Ces déformations sont nuisibles car elles réduisent l'ouverture des encoches voisines ou adjacentes, ce qui peut rendre impossible l'insertion du bobinage dans ces encoches. 20 L'invention a pour but de proposer un outil perfectionné d'insertion du bobinage dans les encoches permettant de réduire le risque de déformation des dents. Dans ce but, l'invention propose un outil du type décrit précédemment, caractérisé en ce que la lame comporte une 25 première et une seconde faces latérales d'appui qui font saillie radialement vers l'extérieur et qui sont aptes à venir en appui sur un premier bord axial aval et un second bord axial amont d'une deuxième encoche respectivement, de manière à limiter la déformation de la dent axiale comportant le premier bord axial 30 aval. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - lesdites faces d'appui de la lame sont agencées sur une nervure axiale qui fait saillie radialement vers l'extérieur et qui est 3 apte à être reçue sensiblement sans jeu entre deux bords axiaux associés à une encoche ; - la lame comporte deux nervures axiales chacune apte à être reçue sensiblement sans jeu entre deux bords axiaux 5 associés à une encoche ; - l'outil comporte une pluralité de lames d'insertion qui sont agencées en cercle ; - l'outil comporte des moyens d'insertion des nervures axiales dans les encoches du paquet de tôles ; io - les moyens d'insertion des nervures axiales dans les encoches du paquet de tôles comportent des chanfreins. 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 figures annexées 15 parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue partielle en perspective de trois quarts de dessus d'un paquet de tôles comportant soixante douze encoches et d'un jeu associé de douze lames d'insertion appartenant à un outil d'insertion selon l'invention ; 20 - la figure 2 est une vue partielle de face d'une des lames d'insertion du jeu illustré à la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de dessus à plus grande échelle d'une partie de la figure 1. Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, 25 similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. Pour la description de l'invention, on adoptera à titre non limitatif les termes "avant" ou "arrière" pour désigner respectivement des éléments ou des positions orientés 30 respectivement vers le haut ou le bas et on adoptera l'orientation "amont" désignée par la lettre F et l'orientation "aval" désignée par la lettre B aux figures 1 et 3. La direction angulaire d'amont 4 en aval est la direction correspondant au sens FB de rotation des aiguilles d'une montre, en se reportant aux figures 1 et 3. On a représenté partiellement à la figure 1 un outil d'insertion selon l'invention, comportant une série ou jeu de lames d'insertion 10, pour le montage d'un bobinage (non représenté) dans un corps constitué ici par un paquet de tôles 14 annulaire. Le montage du bobinage est réalisé de manière connue par l'insertion de tronçons du bobinage dans des encoches En axiales du paquet de tôles 14 qui sont réparties angulairement de io manière régulière. Les tronçons du bobinage sont insérés dans les encoches En entre les lames 10 de l'outil d'insertion par un bloc d'insertion (non représenté) qui est monté mobile axialement par rapport au paquet de tôles 14. 15 Le paquet de tôles 14 consiste en un empilement axial de plaques de tôle qui forme un élément annulaire tubulaire d'axe principal A-A. Le paquet de tôles 14 est délimité axialement par une face radiale avant 14a et arrière 14r, et il est délimité radialement par une face latérale annulaire cylindrique interne 20 concave 14i et par une face latérale annulaire cylindrique externe convexe 14e. Les encoches En du paquet de tôles 14, telles que représentées à la figure 1, sont réparties angulairement de manière régulière autour de l'axe principal A-A du paquet de tôles 25 14. Le nombre total d'encoches En est déterminé en fonction du nombre de pôles du stator et en fonction du nombre d'encoches En par pôle. Le paquet de tôles 14 comporte ici six encoches En par pôle soit soixante-douze encoches En, (de El à E72). 30 Chaque encoche En, en considérant la figure 3, est d'orientation principale axiale et débouche axialement à ses deux extrémités dans les faces radiales d'extrémité avant 14a et arrière 14r du paquet de tôles 14, et chaque encoche En comporte une face ouverte ou ouverture radiale 16 qui débouche dans la face latérale concave interne 14i du paquet de tôles 14, c'est-à-dire que les encoches En sont ouvertes radialement vers l'intérieur en direction de l'axe A-A. 5 Chaque encoche En est délimitée par deux dents consécutives Dn et Dn+1 ou encore, chaque dent Dn s'étend radialement vers l'intérieur entre deux encoches consécutives En et En+1. L'ouverture 16 de chaque encoche En est délimitée par un io bord axial amont Bfn et par un bord axial aval Bbn qui sont opposés et décalés angulairement entre eux. Le bord axial amont Bfn et le bord axial aval Bbn appartiennent à deux dents axiales adjacentes Dn et Dn+1 respectivement associées à l'encoche En. Les deux bords axiaux Bfn, Bbn d'une ouverture 16 font 15 saillie tangentiellement par rapport à la face cylindrique interne 14i du paquet de tôles 14 ; le bord amont Bfn s'étend dans une direction d'aval en amont et le bord aval Bbn s'étend dans une direction d'amont en aval. Ainsi, chaque encoche En est délimitée par une première 20 dent Dn comportant le bord axial amont Bfn et par une seconde dent Dn+1 comportant le bord axial aval Bbn. Chaque dent Dn comporte une face frontale 20 sensiblement plane radialement intérieure, qui s'étend entre deux bords axiaux Bfn,Bbn. Les faces frontales 20 s'étendent selon un 25 plan tangentiel par rapport à l'axe A et forment la face cylindrique interne 14i du paquet de tôles 14. Les lames d'insertion 10 sont au nombre de douze, soit une lame 10 associée à six dents Dn. Les lames 10 sont toutes identiques et chacune présente une symétrie de conception par 30 rapport à un plan radial et axial de symétrie B-B, représenté aux figures 2 et 3 pour la lame 10a. Chaque lame d'insertion 10 comporte une grande face axiale 26e convexe radialement extérieure qui s'étend en regard 6 des faces frontales 20 de six dents consécutives Dn. Chaque lame d'insertion 10 comporte aussi une grande face axiale 26i radialement intérieure. Chaque lame d'insertion 10 est relativement fine et comporte un tronçon d'extrémité libre avant 1 1 a et un tronçon d'extrémité arrière 1 1 r, comme représenté à la figure 1. Chaque lame 10 est délimitée tangentiellement par un bord axial amont 22f adjacent à une encoche En et par un bord axial aval 22b adjacent à une autre encoche En+6. io Comme on peut le voir à la figure 3, le bord amont 22f de la première lame 10a est adjacent au bord aval Bb1 de l'encoche El et le bord aval 22b de la première lame 10a est adjacent au bord amont Bf7 de l'encoche E7. Les autres lames d'insertion 10 sont agencées de la même 15 manière que la première lame d'insertion 10a et sont séparées angulairement entre elles par l'ouverture 16 associée à une encoche En. Ainsi la deuxième lame d'insertion 10b s'étend du bord aval Bb7 de l'encoche E7 jusqu'au bord amont Bf13 de l'encoche E13. 20 Cet agencement permet aux tronçons de bobinage d'être insérés dans les encoches libres En associées. En effet, chaque tronçon de bobinage est poussé axialement de bas en haut et est guidé par le bloc d'insertion entre deux lames d'insertion 10. 25 A cet effet, chaque lame d'insertion 10 comporte une partie bombée située au raccordement des deux bords 22b, 22f et de la grande face axiale 26i, comme illustré à la figure 3. Les bords 22b, 22f de chaque lame 10 sont affleurants et dans le prolongement par rapport aux bords axiaux Bfn, Bbn délimitant 30 l'ouverture 16 des encoches En associées. Ainsi, les deux bords opposés 22b, 22f de deux lames 10 adjacentes forment un goulet apte à guider le tronçon de bobinage dans l'encoche En associée. 7 Chaque lame 10 comporte deux paires de surfaces de glissement 28f, 30f et 28b, 30b, permettant à chaque lame 10 de glisser et prendre appui sur les faces frontales 20 des dents Dn. A cet effet, chaque lame 10 comporte dans sa face radialement extérieure 26e une première paire de surfaces amont de glissement 28f, 30f, comme illustré à la figure 2. En se référant à la lames 10a illustrée à la figure 3, la face de glissement 28f s'étend axialement le long du bord 22f de la lame 10a et s'étend tangentiellement en regard de la face frontale 20 de la dent Dl. io La face de glissement 30f s'étend axialement et tangentiellement en regard de la face frontale 20 de la dent D2. De même, par symétrie selon le plan axial B-B, la lame 10a comporte dans sa face radialement extérieure 26e une seconde paire de surfaces amont de glissement 28b, 30b. La face 28b 15 s'étend axialement le long du bord 22b de la lame 10a et s'étend tangentiellement en regard de la face frontale 20 de la dent D6. La face 30b s'étend axialement et tangentiellement en regard de la face frontale 20 de la dent D5. La largeur de chaque faces de glissement 28f, 30f et 28b, 20 30b, selon la direction tangentielle, est sensiblement égale à la largeur de la face frontale 20 d'une dent Dn de manière que les surfaces de glissement 28f, 30f, 28b et 30b sont aptes à glisser axialement en contact avec les faces frontales 20 des dents Dn associées. 25 Conformément à l'invention, la lame 10a comporte dans sa face 26e radialement extérieure une première nervure amont 32f, agencée entre les surfaces de glissement 28f et 30f de la première paire amont. La nervure amont 32f fait saillie radialement vers l'extérieur par rapport à la face 26e radialement 30 extérieure afin de s'étendre au moins en partie radialement dans l'ouverture 16 de l'encoche E2. Avantageusement, la nervure amont 32f s'étend axialement depuis le tronçon d'extrémité avant 1 1 a jusqu'au tronçon d'extrémité arrière 1 1 r de la lame 10a. 8 La nervure amont 32f comporte à son extrémité avant un chanfrein 34, illustré à la figure 2, afin d'être insérée axialement plus facilement dans l'ouverture 16 associée. Le chanfrein 34 affine l'extrémité de la nervure amont 32f en biseau tangentiellement et radialement. La largeur de la nervure amont 32f mesurée tangentielle-ment par rapport à l'axe A est sensiblement égale à la largeur tangentielle d'une ouverture 16 d'une encoche En. Ainsi la nervure amont 32f de lame 10a est apte à io coulisser avec un jeu sensiblement nul entre les bords axiaux Bb2 et Bf2 de l'encoche E2. A cet effet, la nervure amont 32f comporte une première et une seconde faces latérales d'appui 36 et 38 respectivement, qui guident la lame 10a axialement en s'appuyant contre les bords 15 axiaux Bf2 et Bb2 respectivement de l'encoche E2. La première face d'appui 36 de la nervure amont 32f de la lame 10a s'étend axialement en regard du bord aval Bb2 de l'encoche E2 associée à la dent D2. La seconde face d'appui 38 s'étend axialement en regard du bord amont Bf2 de l'encoche E2 20 associée à la dent Dl. Par symétrie selon le plan axial B-B, la lame 10a comporte dans sa face 26e radialement extérieure une seconde nervure aval 32b, agencée entre les surfaces de glissement 28b et 30b de la lame 10a. 25 La nervure aval 32b fait saillie radialement vers l'extérieur afin de s'étendre au moins en partie radialement dans l'ouverture 16 de l'encoche E6. Avantageusement, la nervure aval 32b s'étend axialement depuis le tronçon d'extrémité avant 1 1 a jusqu'au tronçon d'extrémité arrière 1 1 r de la lame 10a. 30 La nervure aval 32b comporte à son extrémité avant un chanfrein 34, afin d'être insérée axialement plus facilement dans l'ouverture 16 associée. Le chanfrein 34 affine l'extrémité de la nervure aval 32b en biseau tangentiellement et radialement. 9 La largeur de la nervure aval 32b mesurée tangentiellement par rapport à l'axe A est sensiblement égale à la largeur d'une ouverture 16 d'une encoche En. Ainsi la nervure aval 32b de lame 10a est apte à coulisser avec un jeu sensiblement nul entre les bords axiaux Bb6 et Bf6 de l'encoche E6. A cet effet, la nervure aval 32b comporte une première et une seconde faces latérales d'appui 40 et 42 respectivement, qui guident la lame 10a axialement en s'appuyant contre les bords io axiaux Bf6 et Bb6 respectivement de l'encoche E6. La première face d'appui 40 de la nervure aval 32b de la lame 10a s'étend axialement en regard du bord aval Bb6 de l'encoche E6 associée à la dent D6. La seconde face d'appui 42 s'étend axialement en regard du bord amont Bf6 de l'encoche E6 15 associée à la dent D5. Lors de l'insertion axiale du bobinage dans le paquet de tôles 14, chaque paire de dents Dn qui délimitent une encoche En recevant un tronçon du bobinage, subit des efforts P1 et P2 représentés à la figure 3, qui tendent à écarter tangentiellement 20 les dents Dn l'une de l'autre dans un sens opposé et donc à écarter les bords Bfn, Bbn de l'ouverture 16 associée. Par exemple, lors de l'insertion d'un tronçon de bobinage dans l'encoche E1, la dent D1 subit un effort tangentiel P1 orienté sensiblement d'amont F en aval B et la dent D72 subit un effort 25 tangentiel P2 orienté sensiblement d'aval B en amont F. Du fait de la présence de la nervure amont 32f de la lame 10a dans l'encoche E2, les faces d'appui 38 et 36 de la nervure amont 32f sont en appui sur le bord amont Bf2 de la dent D1 et sur le bord aval Bb2 de la dent D2 respectivement. 30 Par conséquent, la nervure amont 32f transmet une partie de l'effort P1 de la dent D1 à la dent D2 adjacente. i0 De même, les faces d'appui 40 et 42 de la nervure aval 32b de la lame 101 sont en appui sur le bord amont Bf72 de la dent D72 et sur le bord aval Bb72 de la dent D71 respectivement. Par conséquent, la nervure aval 32b transmet une partie de l'effort P2 de la dent D72 à la dent D71 adjacente. De la même manière, l'encoche E7 reçoit également un tronçon de bobinage. La dent D7 subit un effort tangentiel P1 orienté d'amont F en aval B et la dent D6 subit un effort tangentiel P2 orienté d'aval B en amont F. io Ainsi, les faces d'appui 38 et 36 de la nervure amont 32f de la lame 10b sont en appui sur le bord amont Bf8 de la dent D7 et sur le bord aval Bb8 de la dent D8 respectivement. Par conséquent, la nervure amont 32f transmet une partie de l'effort P1 de la dent D7 à la dent D8 adjacente. 15 De même, les faces d'appui 42 et 40 de la nervure aval 32b de la lames 10a sont en appui sur le bord amont Bf6 de la dent D5 et sur le bord aval Bb6 de la dent D6 respectivement. Par conséquent, la nervure aval 32b transmet une partie de l'effort P2 de la dent D6 à la dent D5 adjacente. 20 On remarque que les deux nervures 32f et 32b d'une même lame 10, subissent des efforts P1 et P2 respectivement sensiblement équivalents et opposés. De cette façon, les efforts P1 et P2 équilibrent tangentiellement chaque lame 10. Ainsi, un outil d'insertion selon l'invention, comportant un 25 jeu de lames d'insertion 10, permet aux dents Dn adjacentes délimitant les encoches En recevant un tronçon de bobinage de s'appuyer sur les faces d'appuis 36, 38, 40, 42 des nervures amont 32f et aval 32b des lames 10 associées et permet ainsi de ne pas ou peu se déformer tangentiellement. 30 Selon un autre mode de réalisation non représenté, les nervures amont 32f et aval 32b de chaque lame 10 sont moins larges tangentiellement que l'ouverture 16 associée à une encoche En, de sorte qu'elles ne comportent qu'une surface 2896349 Il d'appui 40 et 38 en contact avec les bords axiaux Bbn et Bfn respectivement d'une dent Dn. Par exemple, la nervure amont 32f de la lame 10a ne comporte qu'une surface d'appui 38 en contact avec le bord 5 amont Bf2 de l'encoche E2 et la nervure aval 32b de la lame 10a ne comporte qu'une surface d'appui 40 en contact avec le bord aval Bb6 de l'encoche E6. Selon ce mode de réalisation, les efforts tangentiels P1 et P2 sont subits par les nervures amont 32f et aval 32b de la lame io 10 associée mais ne sont pas transmis à d'autres dents Dn adjacentes aux nervures amont 32f et aval 32b. Ce mode de réalisation permet de limiter les efforts de frottement entre les nervures amont 32f et aval 32b et les bords Bfn et Bbn des encoches En. 15 Cependant, il sera compris que l'invention n'est pas limitée au type de stator ou paquet de tôles 14 précédemment décrit. L'invention vise à s'appliquer à tout type de stator comportant des encoches En axiales, notamment à un stator comportant dans encoches En axiales débouchant dans la face latérale annulaire 20 cylindrique externe convexe 14e d'un corps ou d'un paquet de tôles 14. REVENDICATIONS 1. Outil d'insertion apte à insérer un bobinage dans un corps (14) cylindrique annulaire qui comporte une succession d'au moins trois encoches (El, E2, E6) axiales qui sont consécutives et qui sont ouvertes radialement dans la face radiale intérieure (14i) du corps (14), chaque encoche (El, E2, E6) étant délimitée par un bord axial amont (Bfn) et par un bord axial aval (Bbn) qui sont radialement intérieurs et opposés et qui sont agencés sur des dents axiales (D72, Dl, D2, D5, D6) associées consécutives délimitant une encoche, l'outil comportant au moins une lame (10) d'orientation axiale dont la face convexe (26e) radialement extérieure est adjacente à la face frontale (20) radialement intérieure d'au moins deux dents axiales, la lame (10) comportant un bord axial (22f) d'extrémité tangentielle qui est adjacent à un bord axial (Bbl) d'une première encoche (El), caractérisé en ce que la lame (10) comporte une première (36) et une seconde (38) faces latérales d'appui qui font saillie radialement vers l'extérieur et qui sont aptes à venir en appui sur un premier bord axial aval (Bb2) et un second bord axial amont (Bf2) d'une deuxième encoche (E2) respectivement, de manière à limiter la déformation de la dent axiale (Dl) comportant le premier bord axial aval (Bbl). 2. Outil d'insertion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdites faces d'appui (36, 38) de la lame (10) sont agencées sur une nervure axiale (32f) qui fait saillie radialement vers l'extérieur et qui est apte à être reçue sensiblement sans jeu entre deux bords axiaux (Bf2, Bb2) associés à une encoche (En). 3. Outil d'insertion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la lame (10) comporte deux nervures axiales (32b,32f) qui sont chacune apte à être reçue sensiblement13 sans jeu entre deux bords axiaux (Bfn, Bbn) associés à une encoche (En). 4. Outil d'insertion selon les revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de lames (10) 5 d'insertion et qui sont agencées en cercle. 5. Outil d'insertion selon les revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'insertion (34) des nervures axiales (32b,32f) dans les encoches (En) du paquet de tôles (14). l0 6. Outil d'insertion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens d'insertion (34) des nervures axiales (32b, 32f) dans les encoches (En) du paquet de tôles (14) comportent des chanfreins (34).