Brevet FR2998428A1 — publié le 20140523

Protecteur isolant pour bobinage statorique La présente invention se rapporte de manière générale au domaine de l'électrotechnique, et concerne plus précisément un protecteur pour bobinage de stator discoïde, pour une machine électrique à flux axial. Les stators à dents des machines électriques sont souvent bobinés par-dessus un papier isolant, positionné avant bobinage dans les encoches inter- dentaires du stator. L'utilisation de papier isolant pose des contraintes de lenteur de la fabrication du stator. De plus il est facilement sujet à un mauvais positionnement possible ou à des déchirures pouvant entraîner des défauts d'isolement du stator. Afin d'améliorer la tenue et l'isolement du bobinage dans les encoches, ainsi que la vitesse de fabrication des stators, des gabarits en plastique sont proposés, par exemple dans les documents W02012011168, EP2056427 et EP2329583. Ils sont emboîtés sur les dents du stator à bobiner et servent de bobines isolantes. Ces gabarits en plastique sont cependant coûteux et sont difficilement utilisables sur des stators fabriqués en série, car l'intervalle de tolérance dans le dimensionnement des dents d'un tel stator nécessiterait d'utiliser des gabarits laissant une couche d'air importante entre ceux-ci et les dents du stator, préjudiciable pour la tenue du bobinage et son refroidissement. De plus ces gabarits sont difficilement utilisables lorsque les dents du stator présentent des rebords maintenant le bobinage dans les encoches. Un des buts de l'invention est de remédier à au moins une partie des inconvénients de la technique antérieure en fournissant un protecteur isolant et un procédé de bobinage pour stator discoïde, permettant d'éviter l'endommagement des fils du bobinage sans contraindre la géométrie et la réalisation du stator. A cette fin, l'invention propose un protecteur isolant pour bobinage d'un stator discoïde à dents sensiblement trapézoïdales, une desdites dents comportant deux parois latérales rectilignes faisant chacune face à une dent adjacente, et deux parois latérales concentriques de forme arrondie, ledit protecteur étant caractérisé en ce qu'il prend la forme d'un ruban plié selon trois surfaces aptes à épouser lesdites parois latérales rectilignes et la plus petite desdites parois latérales concentriques, les bords dudit ruban étant recourbés et aptes à agripper l'autre desdites parois latérales concentriques. Grâce à l'invention, on dispose d'un protecteur isolant moins sensible aux intervalles de tolérance : en effet, le protecteur n'étant pas fermé sur quatre côtés, il est plus facile d'adapter les flancs latéraux du ruban le constituant sur les bords de la dent qui va recevoir ce protecteur. De plus, de part sa géométrie il est moins coûteux qu'un gabarit de l'art antérieur. Avantageusement, le protecteur selon l'invention est en matière plastique rigide, d'épaisseur comprise entre 0,8 et 2 mm (millimètres). L'utilisation d'une matière plastique rigide permet d'utiliser le protecteur selon l'invention comme un clip pour le fixer sur une dent du stator. En effet les flancs latéraux du ruban constituant le protecteur selon l'invention vont présenter ainsi une flexibilité permettant d'enfiler le protecteur sur une dent du stator selon une direction radiale, par l'ouverture entre les bords recourbés du ruban. Ainsi il est possible d'utiliser le protecteur isolant selon l'invention même sur un stator à encoches plus ou moins fermées. L'invention concerne également un procédé de bobinage d'un stator discoïde à dents, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de : - mise en place sur chaque dent dudit stator, d'un protecteur isolant selon l'invention, - bobinage des dents dudit stator, - et moulage du bobinage réalisé dans une résine. Le procédé selon l'invention présente l'avantage d'améliorer la tenue du bobinage et de compléter son isolation électrique par rapport au circuit magnétique que constituent les dents du stator. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préféré décrit en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue en perspective du protecteur isolant selon l'invention dans ce mode de réalisation, - la figure 2 représente une vue de côté du protecteur isolant selon l'invention dans ce mode de réalisation, - et la figure 3 représente des étapes du procédé de bobinage d'un stator selon l'invention. 15 Selon un mode préféré de réalisation de l'invention représenté à la figure 1, on utilise l'invention pour bobiner un stator discoïde SD comportant des dents sensiblement trapézoïdales DT. Par « sensiblement trapézoïdale » 20 dans cette demande, on entend une forme « au moins presque trapézoïdale ». En effet ces dents DT n'ont pas exactement la forme de trapèzes du fait de la forme circulaire du stator sur ses parois latérales interne et externe. Cependant sur un stator discoïde comportant un nombre très élevé de dents, celles-ci prennent une forme quasi rectangulaire, assimilable au sens de 25 l'invention à une forme « sensiblement trapézoïdale ». Les dents DT forment des créneaux s'étendant radialement sur tout le circuit magnétique du stator discoïde SD, réalisé par exemple par empilement de tôles d'acier magnétique. Elles sont pourvues à leurs extrémités, de rebords s'étendant radialement le long du stator, fermant partiellement des 30 encoches formées par les espaces compris entre deux dents DT adjacentes et réservées au bobinage du stator. Ces rebords permettent de maintenir le bobinage dans ces encoches. Chaque dent DT comporte deux parois latérales rectilignes PR faisant face chacune à une dent adjacente et formant chacune une paroi d'encoche de bobinage. Chaque dent DT comporte également deux parois latérales de forme arrondie et plus précisément en arcs de cercle concentriques : l'une, la plus large, référencée PC2 et faisant partie de la paroi circulaire externe du stator discoïde SD, et l'autre, plus petite que la précédente, référencée PC1, correspondant au plus petit côté de la forme trapézoïdale de la dent DT, c'est-à-dire faisant partie de la paroi circulaire interne du stator discoïde SD. Un protecteur isolant PI selon l'invention prend la forme d'un ruban de plastique rigide, plié selon trois surfaces aptes à épouser la forme de la dent au niveau des parois rectilignes PR et de la petite paroi latérale PC1 de forme arrondie. Les bords BR de ce ruban de plastique sont recourbés de manière à agripper l'autre paroi latérale PC2 de forme arrondie. Le protecteur isolant PI a ainsi la forme d'une pince en plastique à bords recourbés. Sa base n'a pas forcément une base arrondie concave suivant parfaitement la forme de la paroi latérale PC1 de forme arrondie, elle est par exemple plane. Les bords recourbés BR du protecteur isolant PI sont aptes à recouvrir chacun entre 5% et 50% de la plus large paroi latérale PC2 de forme arrondie d'une dent DT, et à former entre eux un espace de largeur au moins 1`)/0 supérieur à la largeur de la petite paroi latérale PC1. Les bords recourbés BR sont assez épais pour qu'au bobinage d'une dent DT par-dessus le protecteur isolant PI, les fils de ce bobinage ne touchent pas cette dent DT. Ainsi l'isolation électrique entre le bobinage et la dent DT pourra être complétée par injection de résine autour du bobinage, comme décrit ci-après en relation avec le procédé de bobinage selon l'invention. L'épaisseur du protecteur isolant PI est par exemple comprise entre 0,5% et 2% du diamètre du stator discoïde SD, et vaut préférentiellement 0,75% du diamètre du stator discoïde SD. Cette épaisseur lui permet d'être assez flexible pour que les flancs latéraux du protecteur isolant PI formant les deux mâchoires de la pince dont il prend la forme, puisse écarter les bords recourbés BR du même angle statorique que celui d'une dent DT au niveau de sa large paroi latérale PC2 de forme arrondie. Ainsi le protecteur isolant PI est apte à se « clipser », i.e. se comporter comme un clip, autour d'une dent DT du stator discoïde SD, en s'enfilant autour de cette dent DT à partir de la petite paroi latérale PC1 se trouvant au niveau de la paroi circulaire interne du stator discoïde SD, comme représenté sur la figure 2. Ce mouvement de translation du protecteur isolant PI à partir du centre du stator discoïde SD vers sa périphérie permet de fixer le protecteur PI sur des dents à encoches partiellement fermées ou entièrement fermées, au contraire des protecteurs isolants venant s'enfiler sur des dents statoriques depuis la face d'une dent de stator vers la base de cette dent. Il est à noter que le matériau utilisé pour le protecteur isolant PI est un plastique rigide, mais d'autres types d'isolants électriques sont utilisables à la place, de raideur suffisante pour maintenir le protecteur en position et accepter la déformation de montage sans amorce de rupture. En référence à la figure 3, un procédé de bobinage de stator discoïde selon l'invention est maintenant représenté sous la forme d'un algorithme comportant des étapes El à E3. L'étape El est la mise en place sur chaque dent DT du stator discoïde SD, d'un protecteur isolant PI selon l'invention. Cette mise en place s'effectue par « clipsage » d'un protecteur isolant PI sur chaque dent DT en l'enfilant depuis le centre du stator vers la périphérie du stator. L'étape suivante E2 est le bobinage des dents DT du stator discoïde SD. Ce bobinage permet de maintenir les protecteurs isolants PI montés à l'étape El sur le stator discoïde SD, qui étaient avant cette étape E2, susceptibles de bouger sur les parois latérales de chaque dent, ou de se déclipser. Enfin l'étape E3 est le moulage du bobinage réalisé à l'étape E2 dans une résine synthétique. Cette étape permet de compléter l'isolation électrique entre le bobinage et le circuit magnétique du stator, ainsi que le maintien du bobinage dans les encoches du stator discoïde SD. Bien que dans ce mode de réalisation, le protecteur isolant PI ne couvre que des parois latérales d'une dent DT, d'autres formes de protecteur isolant selon l'invention sont envisageables. Par exemple en variante, le protecteur isolant a la forme d'un ruban replié comme dans ce mode de réalisation, mais avec en plus des rebords longitudinaux permettant de d'envelopper légèrement le bobinage et donc de le protéger, notamment sur les parois internes des fermetures d'encoche, et sur les parois des encoches de bobinage autres que les parois latérales rectilignes PR des dents statoriques DT. Enfin l'invention est également applicable à un stator à flux radial, auquel cas les dents sont de forme sensiblement rectangulaire et non trapézoïdale. REVENDICATIONS1. Protecteur isolant (PI) pour bobinage d'un stator discoïde (SD) à dents (DT) sensiblement trapézoïdales, une desdites dents (DT) comportant deux parois latérales rectilignes (PR) faisant chacune face à une dent adjacente, et deux parois latérales concentriques de forme arrondie (PC1, PC2), ledit protecteur (PI) étant caractérisé en ce qu'il prend la forme d'un ruban plié selon trois surfaces aptes à épouser lesdites parois latérales rectilignes (PR) et la plus petite desdites parois latérales concentriques (PC1), les bords dudit ruban étant recourbés et aptes à agripper l'autre desdites parois latérales concentriques (PC2). 2. Protecteur isolant (PI) selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit protecteur (PI) est en matière plastique rigide, d'épaisseur comprise entre 0,8 et 2 mm. 3. Procédé de bobinage d'un stator discoïde (SD) à dents (DT), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de : - mise en place (El ) sur chaque dent (DT) dudit stator (SD), d'un protecteur isolant (PI) selon la revendication 1 ou 2, - bobinage (E2) des dents (DT) dudit stator (SD), - et moulage (E3) du bobinage réalisé dans une résine. 25