Brevet FR2990083A1 — publié le 20131101

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une machine élec- trique, notamment pour un véhicule automobile comportant un stator en plusieurs parties formé par plusieurs segments de stator, distincts, munis chacun d'un enroulement et ce stator est logé dans un boîtier de la machine électrique avec sa paroi enveloppe extérieure pressée contre la paroi intérieure du boîtier et ayant au moins une grille emboutie pour le branchement électrique des enroulements dans le boîtier. L'invention se rapporte également à un procédé de réali- sation d'une machine électrique ayant un stator en plusieurs segments séparés munis chacun d'un enroulement et qui sont branchés les uns aux autres par une grille emboutie dans un boîtier, et ce stator est enfoncé axialement dans le boîtier pour que sa paroi d'enveloppe extérieure soit pressée contre la paroi intérieure du boîtier. L'invention a également pour objet un segment d'un sta- tor en plusieurs segments d'une machine électrique, ces segments ayant au moins un enroulement. Etat de la technique Les moteurs électriques actuels ont un stator souvent en plusieurs parties formées de segments de stator réunis solidairement les uns aux autres dans la direction périphérique en étant glissés axialement dans le boîtier de la machine électrique. La paroi enveloppe extérieure du stator ainsi que la paroi intérieure du boîtier, sont formées pour avoir un ajustage pressé radialement lorsqu'on enfonce axialement le stator dans le boîtier pour que la paroi enveloppe extérieure et la pa- roi enveloppe intérieure, soient pressées radialement l'une dans l'autre. Cela permet un montage rapide et simple du stator. Pour ensuite relier les bobinages ou les différentes bobines les uns ou les unes aux autres, on peut installer manuellement les différents câbles pour relier les en- roulements et les combiner par exemple par soudage/brasage. On peut également ajouter des corps séparés intégrant un circuit, par exemple sous la forme de grilles embouties, reliées par des brasures ou des soudures aux extrémités des enroulements.35 Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet une machine électrique du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que - au moins certains des segments de stator ont chacun au moins une ouverture dans la partie de paroi extérieure enveloppe qu'ils forment comme paroi d'enveloppe, - une extrémité d'un enroulement passe à l'extérieur de sorte qu'elle sera pressée entre la paroi enveloppe et un segment de contact de grille laissé libre sur la paroi intérieure. La machine électrique selon l'invention a l'avantage de simplifier le montage du stator en ce que les enroulements sont reliés automatiquement au circuit ou à la grille de stator par le simple enfoncement du stator, comme cela a été décrit ci-dessus. Ainsi, selon l'invention, d'une part, on installe la grille emboutie dans le boitier bien avant le montage du stator. Plusieurs segments de contact de grille em- boutie sont libres contre la paroi intérieure du boîtier et ainsi dans cette zone, ces segments libres ne sont pas entourés par la matière du boîtier. De plus, avant d'introduire le stator, on fait passer les segments respectifs du stator pour chaque extrémité d'enroulement à travers les ouvertures radiales ouvertes notamment côté frontal, pour les faire passer à l'extérieur. Lorsqu'on enfonce axialement ou que l'on presse le stator dans le boîtier, les extrémités des enroulements qui dépassent de la paroi extérieure de l'enveloppe, sont pressées contre la paroi intérieure du boîtier et ainsi ils auront l'alignement correspondant du stator contre la paroi intérieure du boîtier, alors qu'en revanche, les segments de grille emboutie sont pressés. On écrase ainsi les extrémités d'enroulement entre la paroi enveloppe extérieure du stator et les segments de contact de la grille emboutie, ce qui garantit la liaison élec- trique entre les enroulements et le circuit formé par les grilles. De façon préférentielle, les segments de stator ont des rainures faisant suite aux ouvertures sur la surface extérieure de l'enveloppe et qui guident les extrémités de bobinage. Les rainures dans l'extension longitudinale des extrémi- tés d'enroulement, sont alignées suivant la paroi enveloppe extérieure. De façon avantageuse, l'alignement se fait parallèlement à Faxe de rotation, c'est-à-dire axialement pour que les segments de contact de la grille emboutie, qui sont dégagés et s'étendent de préférence également axialement sur la paroi intérieure du boîtier, présen- tent une surface de contact aussi grande que possible. Pour continuer d'assurer l'alignement du stator dans le boîtier, les extrémités d'enroulement viennent en contact avec les segments de contact de la grille emboutie, le stator et le boîtier ayant de préférence des éléments de guidage qui prédéfinissent une position angulaire univoque du stator dans le boîtier, ce qui garantit que lorsqu'on enfonce, les extrémités d'enroulement rencontrent les segments de contact de grille emboutie. Les éléments de guidage sont par exemple constitués par une ou plusieurs rainures de guidage réalisées dans la paroi intérieure du boîtier et qui coopèrent avec des rainures de guidage correspondantes ou des entretoises du stator. En variante, on peut également prévoir des rai- nures de guidage sur le stator et des entretoises de saillie de guidage sur la paroi intérieure du boîtier. De même, on peut envisager un alignement univoque à l'aide de l'outil de montage. De façon préférentielle, on choisit la profondeur des rai- nures pour que les extrémités des enroulements ne s'y appliquent que par zone. Ainsi, en d'autres termes, les extrémités d'enroulement viennent en saillie par rapport à la paroi extérieure de l'enveloppe du stator ce qui garantit le contact avec les segments de contact de la grille emboutie par le serrage radial. De façon préférentielle, la grille emboutie est surmoulée par injection dans le boîtier, notamment réalisée en matière plastique. La grille emboutie peut ainsi être tenue de façon garantie par une liaison par la forme dans le boîtier, ce qui assure la sécurité du contact électrique du segment de contact de la grille emboutie. Dans la région du segment de contact de la grille emboutie ainsi que grâce aux con- tacts de circuit formés par la grille emboutie ou des bornes de contact, les éléments de grille emboutie sont avantageusement libres d'accès. Selon un autre développement avantageux de l'invention, le boîtier comporte des branchements de contact libres, notamment la grille emboutie et/ou les chemins conducteurs de contact. Les bornes de contact servent notamment au branchement électrique de la machine électrique, par exemple par un appareil de commande. Les bornes de contact des chemins conducteurs de contact, débouchent notamment dans un contact de connecteur branché extérieurement sur le bol- tier et qui se relie électriquement, facilement, à d'autres installations. De façon préférentielle, le boîtier comporte une cavité recevant une plaque de circuit et les segments des bornes de contact ainsi que de la grille emboutie, sont dégagés. Les composants de circuit de la plaque de circuit peuvent être reliés de manière simple aux bornes de contact, par exemple par soudure ou brasure. De façon particulièrement préférentielle, les bornes de contact sont alignées parallèlement comme contacts d'enfichage recevant la plaque de circuit. Cela permet d'aligner les bornes de contact parallèlement les unes aux autres et elles peuvent en même temps se glisser dans une ouverture correspondante de la plaque de circuit, ce qui réduit d'autant le temps de montage et diminue le coût de réalisation. D'une façon particulièrement préférentielle, la plaque de circuit comporte des logements d'enfichage pour les bornes de contact rendant inutile tout soudage consécutif ou brasage. Le segment de stator selon l'invention avec les caractéris- tiques telles que définies ci-dessus, offre les possibilités déjà évoquées de mise en contact automatique des enroulements avec un circuit équipant le boîtier. Le segment de stator est muni d'au moins un enroulement et son segment de paroi extérieure de l'enveloppe a au moins une ouverture pour la sortie d'une extrémité d'enroulement de façon qu'il s'appuie contre le segment de paroi enveloppe. Si plusieurs tels segments de stator sont assemblés pour former le stator, il suffira de l'enfoncer axialement si bien que les extrémités d'enroulement sont reliées automatiquement aux segments de contact des grilles embouties, reliées à la paroi intérieure du boîtier. Le procédé selon l'invention de réalisation d'une machine électrique, décrite ci-dessus se caractérise en ce que les segments de stator ont au moins une ouverture dans le segment de paroi extérieure qu'il forment comme paroi extérieure d'enveloppe, l'ou- verture permettant la sortie de chaque fois une extrémité d'un enroule- ment de façon que lorsque le stator est enfoncé de force dans le boîtier, les segments de contact de la grille emboutie, soient pressés entre la paroi d'enveloppe extérieure et un segment de contact de la grille emboutie, libre, contre la paroi intérieure du boîtier. Le procédé conduit aux mêmes avantages de coûts de fa- brication réduits que ceux décrits ci-dessus. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de machine électrique selon l'inven- tion représentée dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une machine électrique, - la figure 2 est une vue en perspective du stator de la machine électrique, - la figure 3 est une vue de détail du stator de la machine électrique, - la figure 4 montre les éléments de branchement de la machine élec- trique, - la figure 5 est une vue en coupe de détail de la machine électrique, - la figure 6 est une autre vue en perspective de la machine électrique. Description d'un mode de réalisation de l'invention La figure 1 montre une vue en perspective d'une machine électrique 1 ayant un boîtier 2 logeant un stator 3 ainsi qu'un rotor non détaillé ici. Le stator 3 est installé de manière fixe dans le boîtier 2 ; il est formé de plusieurs segments de stator 4, séparés, dont seulement certains sont référencés dans un but de clarté du dessin. Le stator 3 formé de différents segments de stator 4, est enfoncé axialement dans le logement du boîtier 4. Ce logement est délimité radialement par la paroi intérieure 5 du boîtier. Les segments de stator 4 sont munis chacun d'un enroulement 6, par exemple sous la forme d'un enroulement jumelé. Les enroulements 6 sont branchés les uns aux autres dans le boîtier 2 qui comporte en outre un connecteur 7 formé sur le boîtier pour réali- ser le branchement de la machine électrique 1. La figure 2 montre en perspective le stator 3 de la ma- chine électrique 1. Comme le montre la figure 2, les segments de stator 4 sont reliés les uns aux autres en périphérie et chacun des segments de stator 4 a un segment de paroi enveloppe 8. Les segments de paroi enveloppe 8 composent la paroi extérieure 9 de l'enveloppe du stator 3. Le stator 3 est en outre entouré par un anneau de court-circuit 10 qui positionne et bloque les uns par rapport aux autres les segments de stator 4. La figure 3 est une vue de détail à échelle agrandie de deux segments voisins 4 du stator 3 selon un schéma en vue de côté. Chaque segment de stator 4 a une ouverture 11 débouchant du côté frontal. Les ouvertures 11 permettent le passage radial vers l'extérieur de chaque extrémité 12 de chaque enroulement 6. L'extrémité 12 de l'enroulement est recourbée pour s'appliquer contre la paroi extérieure 9 de l'enveloppe ou le segment de paroi respectif de l'enveloppe extérieure 8 et il est aligné axialement, le cas échéant, parallèlement à l'axe longitudinal du stator 3. Les segments de stator 4 ont en outre chacun un élément d'isolation 13 en matière plastique qui fait partie du segment de paroi extérieure enveloppe 8. Une rainure 14 est associée à chaque orifice 11 dans le segment de paroi enveloppe 8. L'extrémité d'enroulement 12, vient dans une rainure 14. La rainure 14 est formée essentiellement par l'élément d'isolation 13. Selon la réalisation des extrémités d'enroule- ment 12, les rainures sont dirigées axialement ou parallèlement à l'axe longitudinal du stator 3. Alors que dans le présent exemple de réalisation, les rainures 14 n'occupent qu'une fraction des segments de stator 4, on peut également envisager que les rainures 14 occupent toute la longueur du segment respectif du stator 4, notamment à partir de lori fice 11 respectif. La profondeur de la rainure 14 est choisie pour que les extrémités 12 des enroulements viennent radialement en saillie pardessus le segment respectif de la paroi 8 de l'enveloppe extérieure. De façon avantageuse, les ouvertures 11 représentées aux figures 2 et 3 se trouvent sur un côté frontal 15 du stator 3, si bien que toutes les extrémités de bobinage 12 sont orientées dans la même direction, à savoir dans la direction opposée au côté frontal 16 du stator 3. Comme le montre notamment la figure 3, sur le côté op- posé de l'ouverture 11, les segments de stator 4 ont chacun une autre ouverture respective 17, de sorte que lors de l'installation du bobinage respectif 6, l'orientation du segment de stator 4 est sans importance. Ce n'est que lorsque l'extrémité correspondante 12 de l'enroulement, passe dans l'ouverture 11 ou 17 correspondante, que l'on décide comment le segment de stator sera orienté par rapport aux autres segments du sta- tor 3. De façon avantageuse, les segments de stator 4 sont orientés pour que comme décrit ci-dessus, les extrémités d'enroulement 12, passent par les ouvertures 11 seulement par l'un des côtés frontaux 15, 16 du stator 3. La figure 4 est une vue en perspective des éléments de branchement 17 des enroulements 6 du stator 3. Les éléments de branchement 17 sont constitués par une grille emboutie 18. La grille emboutie 18 a des extrémités de grille emboutie associées à la paroi intérieure 5 du boîtier 2 ainsi que des bornes de contact 20 formés également par les extrémités de grille emboutie et qui seront détaillés ultérieurement. Les extrémités de grille emboutie 19 sont réparties à la périphérie du boîtier 2 ou du stator 3 ; la disposition des extrémités de grille 19 correspond à la disposition des extrémités de câble d'enroulement 12 du stator 3. Comme cela apparaît notamment à la figure 5 qui montre une partie de la machine électrique 1 en coupe longitudinale dans la zone de l'une des extrémités de grille emboutie 19. Les extrémités 19 forment les segments de contact 21 de la grille emboutie qui sont libres sur la paroi intérieure du boîtier 5, alors que les autres parties de la grille 18 sont entourées essentiellement par la matière du boîtier 2. De façon préférentielle, lorsqu'on réalise la grille embou- tie 18, on l'enrobe par injection avec la matière du boîtier 2. Cette matière est de préférence une matière plastique. Au montage de la machine électrique 1, on enfonce le sta- tor 3 axialement dans le boîtier 2 ; le côté frontal 15 avec les ouvertures 11 traversées par les extrémités d'enroulement 12, est engagé en premier dans le boîtier 2 comme l'indique la flèche 22. Comme les extrémités d'enroulement 12 dépassent partiellement de la paroi extérieure 9 de l'enveloppe du stator 3, elles seront pressées entre le stator 3 et la paroi intérieure 5 du boîtier. De façon avantageuse, la position des en- roulements du stator 3 ou du boîtier 2 sera choisie pour que les extrémités d'enroulement 12 glissent dans les segments de contact de la grille emboutie 21, qui sont libres, comme le montre la figure 5. Ainsi, lorsqu'on enfonce le stator 3, les enroulements 6 seront mis automatiquement en contact électrique avec le circuit 17, ce qui évite tout moyen de liaison supplémentaire tel que le soudage, le collage ou le brasage. Cela réduit par conséquent le temps nécessaire à la réalisation et le coût de montage. Alors que dans le présent exemple de réalisation selon la figure 5, les segments de contact de la grille emboutie 21, sont radiale- ment en saillie par rapport à la paroi intérieure du boîtier, selon une variante d'un exemple de réalisation non représenté, les segments de contact de la grille emboutie 21, se terminent à niveau avec la paroi intérieure 5 du boîtier pour faciliter la mise en place par coulissement du stator 3. Les extrémités de câble sont avantageusement isolées et éta- mées pour leur protection contre la corrosion. En enfonçant le stator 3 axialement dans le boîtier 2, on presse les extrémités d'enroulement 12 radialement entre le stator 3 et les segments de contact de la grille emboutie 21 ou on les écrase en réa- lisant ainsi le contact électrique et en même temps en bloquant le stator 3 par cet engagement de force dans le boîtier 2. Comme le montre en outre la figure 5, les bornes de con- tact 20 de la grille emboutie 18, arrivent dans une cavité, côté frontal 23 du boîtier 2 ; les bornes de contact 20 sont alors orientés parallèle- ment comme cela apparaît à la figure 6. La figure 6 montre une autre vue en perspective de la machine électrique 1 en direction de la cavité 23. Les bornes de contact 20 sont perpendiculaires par rapport au fond plan de la cavité 23. Les bornes de contact 24 des chemins de contact 25 pé- nètrent aussi dans la cavité 23. Ces chemins de contact aboutissent au connecteur 7 pour être branchés électriquement avec le connecteur correspondant. Les bornes de contact 24 associés à la cavité 23, sont également surmoulés par injection par la matière du boîtier 2 et sont orientés dans la cavité 23 parallèlement aux bornes de contact 20 de la grille emboutie 18. La cavité 23 sert principalement à recevoir une plaque de circuit portant par exemple les composants de puissance et de commande de la machine électrique 1. La plaque de circuit a des orifices de réception pour les bornes de contact 20, 24 de sorte que la plaque de circuit pourra être mise en contact de coopération électrique avec les bornes de contact 20 et 24 par la simple mise en place de la plaque de circuit dans la cavité 23. Ensuite, on peut braser ou souder les bornes de contact à la plaque de circuit. De même, on peut envisager de réaliser les ouvertures de la plaque de circuit comme branchements de ser- rage recevant par pincement les bornes de contact 20, 24 et évitant notamment tout autre soudage ou brasage. Lorsqu'on enfonce le stator 3, on presse également l'an- neau de court-circuit 10 entre le stator 3 et la paroi intérieure 5 du boîtier; selon un autre exemple de réalisation non représenté, on peut en outre envisager une réalisation avec des surfaces moletées ou une réali- sation comparable. La machine électrique 1 telle que décrite, se monte de fa- çon simple et en particulier sans brasure et/ou soudure pour le branchement des bobines 6. La machine électrique 1 convient tout particulièrement pour son application à des véhicules automobiles, par exemple comme moteur de direction, comme actionneur d'habitacle, comme moteur de moyeu de roue, comme entraînement central, comme servomoteur ou comme amplificateur de force de freinage. La machine peut s'utiliser tout aussi bien pour l'entraînement d'une roue de vélo ou de machines mobiles ainsi que pour les unités d'entraînement.30 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Machine électrique 2 Boîtier 3 Stator 4 Segment de stator 5 Paroi intérieure du boîtier 6 Enroulement 7 Connecteur 8 Segment de paroi enveloppe 9 Paroi extérieure 10 Anneau de court circuit 11 Ouverture 12 Extrémité d'enroulement 13 Elément d'isolation 14 Rainure 15 Côté frontal du stator 16 Côté frontal du stator 17 Ouverture 18 Grille emboutie 19 Extrémité de grille emboutie 20 Borne de contact 21 Segment de contact 22 Flèche 23 Cavité 24 Borne de contact 25 Chemin de contact30 REVENDICATIONS1°) Machine électrique (1), notamment pour un véhicule automobile comportant un stator (3) en plusieurs parties formé par plusieurs segments de stator (4), distincts, munis chacun d'un enroulement (6) et ce stator est logé dans un boîtier (2) de la machine électrique (1) avec sa paroi enveloppe extérieure (9) pressée contre la paroi intérieure (5) du boîtier et ayant au moins une grille emboutie (18) pour le branchement électrique des enroulements (6) dans le boîtier (2), machine électrique caractérisée en ce que - au moins certains des segments de stator (4) ont chacun au moins une ouverture (11) dans la partie de paroi extérieure enveloppe (8) qu'ils forment comme paroi d'enveloppe (9), - une extrémité (12) d'un enroulement (6) passe à l'extérieur de sorte qu'elle sera pressée entre la paroi enveloppe (9) et un segment de contact de grille (21) laissé libre sur la paroi intérieure (5). 2°) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les segments de stator (4) ont des rainures (14) faisant suite aux ouver- tures (11) sur la surface extérieure (9) de l'enveloppe et qui guident les extrémités de bobinage (12). 3°) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la profondeur des rainures (14) permet de ne recevoir les extrémités d'enroulement (12) que par zone. 4°) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la grille emboutie (18) est surmoulée par injection, notamment de ma- tière plastique dans le boîtier (2). 5°) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce quele boîtier (2) comporte des bornes de contact (20, 24), dégagées, notamment de la grille emboutie (18) et/ou des chemins de contact (25). 6°) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier (2) comporte une cavité (23) pour recevoir une plaque de circuit, - les bornes de contact (20, 24) étant situés librement dans la cavité (23). 7°) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les bornes de contact (20, 24) sont dirigées parallèlement les unes aux autres comme des contacts d'enfichage sur lesquels peut s'enficher la plaque de circuit; 8°) Segment (4) d'un stator (3) en plusieurs parties d'une machine électrique (1), notamment selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, segment (4) ayant au moins un enroulement (6), segment de stator caractérisé en ce qu' un segment de paroi (8) de l'enveloppe extérieure comporte au moins une ouverture (11) à travers laquelle sort une extrémité (12) de l'enroulement (6) pour venir sur le segment de paroi (8) de l'enveloppe extérieure. 9°) Procédé de réalisation d'une machine électrique (1), notamment selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ayant un stator (3) en plusieurs segments séparés (4) munis chacun d'un enroulement (6) et qui sont branchés les uns aux autres à travers une grille emboutie (18) dans un boîtier (2), et ce stator est enfoncé axialement dans le boîtier (2) pour que sa paroi d'enveloppe extérieure (9) soit pressée contre la paroi intérieure (5) du boîtier, procédé caractérisé en ce que les segments de stator (4) ont au moins une ouverture (11) dans le seg- ment (8) qu'il forment de la paroi extérieure enveloppe, l'ouverture per-mettant la sortie de chaque fois une extrémité (12) d'un enroulement (6) de façon que lorsque le stator (3) est enfoncé de force dans le boîtier (2), les segments de contact (21) de la grille emboutie (18), soient pressés entre la paroi d'enveloppe extérieure (9) et un segment de contact (21) de la grille emboutie (18), libre, contre la paroi intérieure du boîtier (5).