Brevet FR2984036A1 — publié le 20130614

- 1 - DOMAINE DE L'INVENTION [0001] La présente invention concerne les machines électriques, notamment destinées à être installées dans des véhicules routiers. [0002] La présente invention concerne notamment les machines électriques à bobinage statorique. Cette invention trouve, par exemple, un exemple d'application à aimants permanents dans les machines électriques sans balais. [0003] Une machine électrique est une machine permettant la conversion entre énergie électrique et énergie mécanique. Cette conversion peut se faire dans les deux sens, selon que la machine fonctionne en générateur ou en moteur. Il existe différents types de machines, que ce soit des machines à courant continu ou des machines à courant alternatif, au sein desquelles on trouve des machines synchrones ou asynchrones. Pour effectuer cette conversion, une machine électrique comprend généralement une partie fixe, nommée stator, et une partie mobile en rotation, nommée rotor. [0004] Les machines électriques peuvent être installées dans toutes sortes de systèmes, notamment dans un véhicule routier, et plus particulièrement dans une roue d'un véhicule routier. Dans une telle configuration particulière, un des enjeux de l'installation d'une machine électrique repose sur la connexion de la machine aux connexions externes, en l'occurrence un faisceau électrique du véhicule. Dans le cas d'une machine à aimants permanents sans balais, le branchement du côté de la machine électrique s'effectue au niveau du stator. [0005] On connaît, dans l'état de la technique, une machine électrique dans laquelle la liaison électrique avec les éléments extérieurs est assurée par le sertissage des conducteurs de bobinage à fil multibrins souple relié à une broche d'un connecteur trois broches, chaque broche correspondant aux trois phases du bobinage. [0006] Ce sertissage est noyé dans une résine d'enrobage, le plus près possible des surfaces refroidies de la machine électrique, afin d'assurer un bon comportement thermique de l'ensemble. A l'autre extrémité du fil multibrins souple, il convient d'effectuer un deuxième sertissage, avec de fixer un contact du connecteur. [0007] On constate ainsi que l'installation d'une machine électrique connectée de cette façon est relativement complexe. En effet, elle nécessite deux sertissages, chacun pour les trois phases du stator, ce qui signifie que six opérations de sertissage doivent être effectuées. - 2 - [0008] Par ailleurs, une telle installation peut poser des problèmes de fiabilité en cas de démontage ultérieur de la machine. En effet, lors d'un démontage, soit on décide de laisser le fil multibrins en place, et dans ce cas il convient d'être très précautionneux pour éviter tout endommagement, soit on décide de désolidariser le fil multibrins du côté connecteur, auquel cas il faut procéder ultérieurement à une nouvelle opération de sertissage lors du remontage. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION [0009] La présente invention vise donc à proposer une machine électrique ne présentant pas ces inconvénients. [0010] De manière plus précise, la présente invention vise à proposer une machine électrique telle que le démontage soit relativement aisé, et qu'elle puisse s'adapter à différentes applications sans nécessiter d'adaptations particulières. [0011] Ainsi, la présente invention concerne une machine électrique à aimants permanents comportant un carter abritant un bobinage stator à au moins deux sorties de phase, ladite machine électrique comportant - au moins un connecteur électrique fixé sur chaque sortie de phase du bobinage, - un capot comportant au moins deux contacteurs et relié à un faisceau électrique, chaque connecteur électrique présentant une surface de contact destinée à coopérer avec un élément de contact, la machine étant telle que lorsque le capot est installé sur le carter, chaque contacteur du capot est en contact avec une surface de contact d'un connecteur électrique et la machine électrique est reliée au faisceau électrique. [0012] Par souci de clarification, on utilise dans la présente description deux termes différents, contacteur et connecteur, pour désigner des éléments distincts mais de même nature, à savoir des contacts, ou contacteurs, électriques. [0013] Une machine selon l'invention présente l'avantage de nécessiter une seule étape de fixation de connecteurs électriques sur les sorties de phase. En effet, la deuxième étape de sertissage décrite dans l'état de la technique n'est plus nécessaire, puisque la connexion électrique de la machine est effectuée par une simple mise en contact d'un contacteur du capot avec une surface de mise en contact d'un connecteur électrique installé sur une sortie de phase du bobinage. - 3 - [0014] Par ailleurs, cette connexion par simple mise en contact permet une meilleure adaptabilité du capot et de la machine électrique. Ainsi, il est possible de modifier l'un des éléments sans avoir à modifier l'autre, tant que la géométrie des points de contact reste la même. Une telle solution permet donc d'économiser des coûts en ne nécessitant pas de fabriquer spécifiquement des machines pour chaque application. [0015] Par ailleurs, une machine selon l'invention permet un démontage et un accès aisé aux différents éléments. Une telle caractéristique est particulièrement intéressante dans le cas où une machine électrique est installée sur une roue, car le passage de roue est un endroit particulièrement difficile d'accès. [0016] La fixation du connecteur électrique à une sortie de phase du bobinage est comprise dans le groupe comprenant : un sertissage, une soudure, un pinçage des fils par une vis. [0017] Dans une réalisation particulière de l'invention, chaque connecteur électrique comprend : - une partie inférieure supportant un élément de fixation au bobinage (qui peut être rapportée), et - une partie supérieure supportant la surface de contact, la partie inférieure et supérieure formant un angle sensiblement égal à 90°, et la partie inférieure, la partie supérieure, l'élément de fixation et la surface de contact formant une unique pièce mécanique. Le connecteur électrique est formé dans un matériau métallique conducteur, par exemple du cuivre. [0018] De manière préférentielle, la machine comprend en outre au moins une pièce isolante coopérant avec chaque connecteur électrique afin d'empêcher tout contact de la partie supérieure du connecteur électrique avec le bobinage ou la carcasse de la machine. Cette pièce est, par exemple, en plastique injecté. [0019] L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une machine électrique, comprenant les étapes suivantes : - on fixe, sur chaque sortie de phase d'un bobinage statorique, un connecteur électrique, comportant une partie plane s'étendant dans l'axe de la machine électrique et supportant l'élément de fixation au bobinage, - on installe le bobinage dans un fourreau et on conforme les chinions, - 4 - on procède au pliage de la partie plane du connecteur, de manière à former une partie inférieure du connecteur supportant l'élément de fixation, et une partie supérieure du connecteur présentant une surface de contact. [0020] Le positionnement du connecteur électrique et son pliage tardif permettent de ne pas gêner la conformation des chinions, nécessaire dans le cadre de la fabrication d'une machine électrique. [0021] Dans une réalisation particulière de l'invention, à l'issue de l'étape de pliage, la partie inférieure et la partie supérieure du connecteur forment un angle sensiblement égal à 90°. [0022] Par ailleurs, dans une autre réalisation de l'invention, le procédé comprend l'étape, avant ou après le pliage du connecteur, d'enrober les bobinages et les chinions par une résine d'imprégnation. Dans ce cas, la partie inférieure du connecteur est elle aussi noyée dans une résine d'enrobage. [0023] En outre, dans une autre réalisation de l'invention, le procédé comprend l'étape finale d'installer un capot comprenant trois éléments de contact destinés à être mis en contact respectivement avec chaque surface de contact d'un connecteur électrique. On constate ainsi que l'invention propose un procédé de fabrication relativement simple, puisque la connexion finale de la machine électrique est effectuée par une simple mise en contact d'un capot avec des éléments installés au préalable. [0024] Dans un exemple particulier de l'invention, l'étape de fixation d'un connecteur électrique sur une phase du bobinage est comprise dans le groupe comprenant : une étape de sertissage, une étape de soudure, une étape de pinçage des fils par une vis. [0025] Dans une autre réalisation enfin, le procédé comprend, préalablement à l'étape de pliage, l'étape de placer une pièce de conformation destinée à isoler la partie supérieure du connecteur du bobinage et de la carcasse de la machine électrique. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0026] D'autres objectifs et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation préféré mais non limitatif, illustré par les figures suivantes dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue d'une machine électrique comportant trois connecteurs électriques sans le capot, - 5 - - les figures 2a et 2b montrent deux vues d'un connecteur électrique installé sur une phase d'un bobinage, - la figure 3 représente un exemple de capot, - la figure 4 représente une vue extérieure d'une machine électrique comportant un capot montré en transparence, - la figure 5 représente une vue en coupe d'une machine électrique et son capot, et - la figure 6a représente un connecteur électrique avant pliage, et la figure 6b montre une étape du pliage. DESCRIPTION DU MEILLEUR MODE DE REALISATION DE L'INVENTION [0027] Dans la description des figures, des éléments identiques d'une figure à l'autre porteront la même référence. [0028] La figure 1 montre une machine électrique à aimants permanents sans balais. Cette machine est représentée sans son capot. La machine comporte un carter 1, dans lequel est installé un rotor 2 dans l'axe du carter, entouré par un bobinage statorique 3. Ce bobinage est triphasé, c'est-à-dire que les enroulements définissent trois phases. Sur l'exemple de la figure 1, la machine comporte 3 connecteurs identiques 4, installé chacun sur une sortie du bobinage. En outre, chaque connecteur est conformé autour d'une pièce isolante 5. [0029] Un connecteur électrique tel qu'un de ceux représenté sur la figure 1 est, initialement, une pièce métallique conductrice non pliée, telle que montrée sur la figure 6. Lors de la fabrication de la machine électrique, un connecteur non plié est fixé sur une sortie de phase du bobinage statorique. A cet effet, un élément de fixation 43 est serti sur une sortie de phase, comportant par exemple trois fils, afin d'établir une connexion. [0030] Cette action de sertissage est effectuée après l'enroulement des bobinages statoriques. A ce stade, le connecteur est toujours dans un état déplié tel que montré sur la figure 6, et la partie plane 44 du connecteur est situé dans l'axe du carter 1, qui apparaît sur la figure 1. Ceci permet de ne pas gêner l'étape suivante, qui consiste à conformer les chinions. Selon les réalisations, il est également possible, à ce stade du procédé de fabrication, d'enrober les bobinages et les chinions dans une résine d'imprégnation. - 6 - [0031] On procède ensuite au pliage de la partie plane 44 de manière à former, ainsi que montré sur les figures 2a et 2b, une partie supérieure 41 comportant une surface de mise en contact 42, et une partie inférieure 45, peu visible sur la figure 2a, supportant l'élément de fixation 43. De manière préférentielle, ce pliage est effectué autour d'une pièce isolante 5. Cette pièce, par exemple en plastique injecté, permet d'éviter que la partie supérieure 41 ne vienne au contact des bobinages lors sur pliage du connecteur et isole le contact du carter. [0032] Ainsi, après installation des trois connecteurs et pliage comme précédemment décrit, la machine électrique comporte trois connecteurs offrant trois surfaces de mise en contact à la surface du bobinage statorique. Ces trois surfaces de mise en contact sont agencées de manière à pouvoir coopérer avec trois contacteurs 10 installé dans un capot 11 tel que montré en figure 3. [0033] Lors de la mise en place du capot 11, les trois contacteurs 10 viennent au contact des surfaces de mise en contact 42. Les figures 4 et 5 montrent cette mise en contact : sur la figure 4, le capot est représenté en transparence, afin de permettre la visualisation des contacteurs 10 et des connecteurs 4. [0034] Le capot 11 comprend des gaines 12, permettant de faire passer des connexions électriques qui seront reliées d'un côté aux contacteurs 10, et de l'autre au système dans lequel est installée la machine électrique, par exemple un véhicule routier. Ainsi, dans un exemple, une des gaines est agencée pour recevoir les trois fils de puissance reliés aux trois contacteurs, et l'autre gaine est agencée pour recevoir des liaisons utilisées pour effectuer des mesures, notamment des mesures thermiques ou des mesures de positionnement du résolveur. Il est à noter que, sur la figure 3, les fils de puissance reliant les contacteurs 10 au faisceau électrique ne sont pas représentés. [0035] On constate ici plusieurs avantages d'une machine électrique selon l'invention. En effet, une telle machine permet tout d'abord de réaliser un seul type de stator, quel que soit le choix de connexion adopté. Par conséquent, une telle machine offre une solution économique par rapport aux solutions existantes. [0036] En outre, la géométrie des connecteurs électriques permet leur intégration dans un volume limité, garantissant ainsi une bonne compacité à l'ensemble. En effet, la présente invention permet la suppression d'un fil multibrins souple, diminuant ainsi le volume nécessaire pour la connexion. Par ailleurs, seule une opération de sertissage est nécessaire, ce qui permet de faciliter la connexion et la déconnexion de la machine électrique, et donc de simplifier la maintenance de la machine électrique. REVENDICATIONS1. Machine électrique à aimants permanents comportant un carter abritant un bobinage stator à au moins deux sorties de phase, ladite machine électrique comportant - au moins un connecteur électrique fixé sur chaque sortie de phase du bobinage, - un capot comportant au moins deux contacteurs et relié à un faisceau électrique, chaque connecteur électrique présentant une surface de contact destinée à coopérer avec un élément de contact, la machine étant telle que lorsque le capot est installé sur le carter, chaque contacteur du capot est en contact avec une surface de contact d'un connecteur électrique et la machine électrique est reliée au faisceau électrique. Machine électrique selon la revendication 1, dans laquelle chaque connecteur électrique comprend : - une partie inférieure supportant un élément de fixation au bobinage, et - une partie supérieure supportant la surface de contact, la partie inférieure et supérieure formant un angle sensiblement égal à 90°, et la partie inférieure, la partie supérieure, l'élément de fixation et la surface de contact formant une unique pièce mécanique. Machine électrique selon la revendication 2, comprenant en outre au moins une pièce isolante coopérant avec chaque connecteur électrique afin d'empêcher tout contact de la partie supérieure du connecteur électrique avec le bobinage et le carter. Machine électrique selon la revendication 3, dans laquelle la pièce isolante est une pièce en plastique injecté. Machine électrique selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la fixation du connecteur électrique à une sortie de phase du bobinage est comprise dans le groupe comprenant : un sertissage, une soudure, un pinçage des fils par une vis. Machine électrique selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle chaque connecteur électrique est en cuivre. 10 2. 15 20 3. 254. 5. 30 6.- 8 - 7. Procédé de fabrication d'une machine électrique, comprenant les étapes suivantes : - on fixe, sur chaque sortie de phase d'un bobinage statorique, un connecteur électrique, comportant une partie plane s'étendant dans l'axe de la machine électrique et supportant l'élément de fixation au bobinage, - on installe le bobinage dans un fourreau et on conforme les chinions, - on procède au pliage de la partie plane du connecteur, de manière à former une partie inférieure du connecteur supportant l'élément de fixation, et une partie supérieure du connecteur présentant une surface de contact. 8. Procédé de fabrication selon la revendication 7, dans lequel à l'issue de l'étape de pliage, la partie inférieure et la partie supérieure du connecteur forment un angle sensiblement égal à 90°. 9. Procédé de fabrication selon la revendication 7 ou 8, comprenant en outre l'étape, avant ou après le pliage du connecteur, d'enrober les bobinages et les chinions par une résine d'imprégnation. 10. Procédé de fabrication selon l'une des revendications? à 9, comprenant l'étape finale d'installer un capot comprenant trois éléments de contact destinés à être mis en contact respectivement avec chaque surface de contact d'un connecteur électrique et du carter. 11. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 7 à 10 dans laquelle l'étape de fixation d'un connecteur électrique sur une phase du bobinage est comprise dans le groupe comprenant : une étape de sertissage, une étape de soudure, une étape de pinçage des fils par une vis. 12. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 7 à 11, comprenant l'étape, préalablement à l'étape de pliage, de placer une pièce de conformation destinée à isoler la partie supérieure du connecteur du bobinage de la machine électrique.