Brevet FR3004865A1 — publié le 20141024

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine des machines électriques tournantes et plus particulièrement le domaine des alternateurs, des alternodémarreurs et des ralentisseurs électromagnétiques. ETAT DE LA TECHNIQUE La figure 1 montre, selon une vue éclatée, un exemple de réalisation d'un rotor 100 à pôles saillants selon l'art antérieur. Ce rotor 100 est adapté à un alterno-démarreur, notamment pour un véhicule automobile. Un alterno-démarreur est une machine électrique tournante apte à travailler de manière réversible, c'est-à-dire, comme un alternateur et, comme un moteur électrique, lequel moteur électrique est utilisé notamment pour démarrer le moteur thermique d'un véhicule automobile. Un tel alternodémarreur est décrit, par exemple, dans le document WO-A-01/69762. Cette machine comporte essentiellement un carter et, à l'intérieur de celui-ci, un rotor 100 solidaire en rotation d'un arbre 101 central. Un stator annulaire entoure le rotor 100 de manière coaxiale à l'arbre 101. Le rotor 100 comporte un corps en forme de paquet de tôles 122. Ledit paquet de tôles 122 est formé d'un empilement axial de tôles qui s'étendent dans un plan radial perpendiculaire à l'axe de l'arbre 101. Ledit paquet de tôles 122 comporte des pôles saillants 102 radialement et est monté coaxialement sur l'arbre 101. Chaque pôle 102 est constitué d'un bras 119 qui s'étend radialement vers la périphérie extérieure en direction du stator. L'extrémité libre du pôle 102 se termine par un retour saillant 123 circonférentiellement de part et d'autre du bras 119. La fonction du retour saillant 123 de chaque pôle 102 est de retenir dans la direction radiale un bobinage d'excitation électriquement conducteur, qui est enroulé autour du bras 119 radial de chaque pôle 102, à l'encontre de la force centrifuge subie par le bobinage d'excitation lors de la rotation du rotor 100. 3004 865 2 Ledit bobinage d'excitation est enroulé autour des bras 119 d'orientation radiale de chaque pôle 102, de manière que des portions d'extrémité axiale du bobinage, dîtes "chignons", font saillie axialement par rapport à chaque face d'extrémité radiale externe du paquet de tôles 122. 5 Chaque pôle 102 contient ainsi un bobinage d'excitation qui comporte lui- même deux chignons opposés. Des flasques 103, 104 de maintien du paquet de tôles 122 et des chignons des bobinages sont agencés axialement de part et d'autre du paquet de tôles 122. Le premier flasque 103 de maintien du paquet de tôle 122, dit 10 flasque 103 avant et le deuxième flasque 104 de maintien du paquet de tôle 122, dit flasque 104 arrière, sont montés coaxialement à l'arbre 101 de manière à enserrer axialement des éléments 105, 106 isolants et le paquet de tôles 122. Ces flasques 103, 104 sont constitués d'un matériau amagnétique, avantageusement métallique, afin de mieux évacuer la 15 chaleur. Chaque flasque 103, 104 comporte une paroi 107 radiale s'étendant dans un plan radial perpendiculaire à l'axe du rotor 100 de l'arbre 101. Cette paroi 107 radiale est munie d'une ouverture 108 principale autorisant le passage de l'arbre 101. 20 La face externe de la paroi 107 de chaque flasque 103, 104 comporte d'un seul tenant des pales 109 formant un ventilateur. Chaque flasque 103, 104 comporte par ailleurs une première série d'orifices 110 traversants situés autour de l'ouverture 108 principale, ces orifices 110 présentant un angle d'ouverture au moins égal à l'angle entre 25 deux pôles 102 saillants successifs. Lesdits premiers orifices 110 n'ont pas la même taille d'un flasque 103 à l'autre. Chaque flasque 103, 104 comporte en outre une deuxième série d'orifices 112 traversants, chaque orifice 112 de la deuxième série étant positionné entre deux pales 109 successives. Ces deuxièmes orifices 112 présentent un angle d'ouverture plus petit que l'angle d'ouverture des orifices 110. La largeur des chignons et des bobinages est décroissante par couche en allant radialement de la périphérie externe à la périphérie interne du chignon. Il en résulte la présence d'un espace entre les bobines définissant un passage axial traversant (non référencé) entre deux bobinages successifs, appelé espace inter-bobines. Les premiers orifices 110 sont en vis-à-vis d'au moins la périphérie interne d'un espace entre les bobines et donc d'un passage entre deux bobinages successifs. Les deuxièmes orifices 112 sont implantés radialement à l'extérieur des premiers orifices 110, c'est-à-dire sur une circonférence moyenne supérieure à celle desdits premiers orifices, et ce, d'une part, au voisinage de la périphérie externe d'au moins un espace entre les bobinages et donc d'un passage et d'autre part, dans les zones libres entre les deux pales 109 agencées de manière dissymétrique pour réduire les bruits. Il est réalisé ainsi une dissymétrie entre les deux flasques 103, 104 permettant une circulation axiale de l'air. La paroi 107 radiale de chaque flasque 103, 104 présente additionnellement sur sa face interne tournée vers le paquet de tôles 122 deux secteurs internes 113 s'étendant axialement vers le paquet de tôles 122. Chaque secteur 113 est inséré dans une partie 114 évidée d'une paroi 115 radiale d'un élément 105, 106 isolant. Le rebord annulaire de chaque flasque 103, 104 comporte deux pions de centrage aptes à coopérer avec des ouvertures 116 axiales ménagées dans les pôles 102 saillants. Les pions permettent ainsi de faciliter le positionnement angulaire des flasques 103, 104 lors du montage. Les flasques 103, 104 sont fixés l'un à l'autre par des tirants 117 d'orientation axiale, qui sont ici au nombre de trois. A cet effet chaque flasque 103, 104 comporte trois trous 118 pour permettre le passage de chaque tirant 117. Les tirants 117 traversent axialement, via les ouvertures 116 axiales ménagées dans les pôles, le paquet de tôles 122 depuis le flasque 103 avant jusqu'au flasque 104 arrière. Ces tirants 117 sont en matériau amagnétique, par exemple en aluminium ou en acier inoxydable. Le paquet de tôles 122, les éléments 105, 106 isolants et les bobinages d'excitation associés sont montés sur l'arbre 101 de rotor 100, par exemple par emmanchement à force. Puis les flasques 103, 104 sont agencés axialement de part et d'autre du paquet de tôles 122 de manière que des pions de centrage entrent dans les ouvertures 116 axiales ménagées dans les pôles 102 saillants et que les secteurs 113 soient positionnés à l'intérieur des parties 114 évidées des parois 115 des éléments 105, 106 isolants. Le collecteur 120 est positionné sur l'arbre 101, entre le deuxième flasque 104 et le deuxième élément 106 isolant. Selon un exemple de réalisation de l'art antérieur, les bobinages sont réalisés à l'aide d'une aiguille centralement creuse pour le passage du fil et qui se déplace circonférentiellement, axialement et radialement autour des pôles 102. Les enroulements des bobinages sont ainsi obtenus à l'aide d'un fil continu, électriquement conducteur, revêtu d'une couche isolante. Afin d'obtenir les meilleures performances électriques massiques possibles, le coefficient de bobinage doit être le plus important possible. Le terme coefficient de bobinage, désigne le nombre d'enroulements des fils, constituant un bobinage, autour d'un bras 119 d'orientation radiale de chaque pôle 102. Afin d'avoir le meilleur coefficient de bobinage, l'espace entre deux retours saillants 123 de deux pôles 102 doit être le plus petit possible. Cet espace est compris entre 2 et 2,4 millimètres. Cependant, la réduction de cet espace engendre des fuites magnétiques, du bruit magnétique et des ondulations de couple. Dans cette configuration de l'art antérieur, la circulation de l'air à l'intérieur du rotor n'est pas optimale lorsque le rotor 100 fonctionne à vitesse élevée. En effet, lorsque le rotor 100 évolue à grande vitesse, les efforts centrifuges appliqués sur les bobinages du rotor 100 sont tels que les fils de cuivre se déforment pour occuper l'espace entre deux bobinages consécutifs. Ainsi, le refroidissement du rotor est dégradé car les passages d'air sont obturés et donc les performances électriques de la machine en régime permanent sont moindres. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour but de résoudre les inconvénients de l'art antérieur. A cette fin, l'invention concerne un rotor de machine électrique tournante, notamment un alterno-démarreur comprenant : - une pluralité de pôles, s'étendant radialement en section par rapport à l'axe de rotation du rotor, et sur une hauteur h parallèlement à l'axe du rotor, espacés régulièrement sur la circonférence dudit rotor; - une pluralité de bobinages s'étendant dans des encoches du rotor et entourant lesdits pôles de la pluralité ; ledit rotor comporte une pluralité d'éléments de maintien de bobinages, chaque élément de maintien de bobinages de largeur 1 en section dans la direction circonférentielle, étant constitué d'un matériau amagnétique thermiquement conducteur, et s'étendant entre deux bobinages consécutifs, la largeur circonférentielle 1 de l'élément de maintien de bobinages étant égale à la longueur d'arc entre deux bobinages consécutifs ou entre les bords latéraux des extrémités de deux pôles consécutifs. Ainsi, à vitesse élevée, les fils des bobinages du rotor sont maintenus et le refroidissement du rotor est donc optimal. L'invention est mise en oeuvre selon les modes de réalisation avantageux exposés ci-après. Ces modes de réalisation sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. Avantageusement, après mise en place de ladite pluralité de bobinages, la section restante d'une encoche, est occupée en partie seulement par les éléments de maintien. Ainsi pour maintenir des bobinages, il n'est pas nécessaire d'avoir des éléments de maintien sur toute la section des encoches. Avantageusement dans une encoche, deux éléments de maintien de bobinage parallèles sont installés selon un même rayon et situés entre deux bobinages consécutifs, lesdits éléments de maintien étant situés à une profondeur différente de l'encoche et s'étendent longitudinalement sur toute la hauteur h des pôles. Ainsi au moins deux éléments de maintien permettent de maintenir les bobinages parallèles sur un même rayon. Avantageusement dans une encoche, deux éléments de maintien de bobinage parallèles sont disposés selon un même rayon et situés entre deux bobinages consécutifs, lesdits éléments de maintien étant situés à une profondeur différente de l'encoche et la somme des longueurs longitudinales desdits éléments de maintien étant égale à la hauteur h des pôles. Ainsi, sur toute la hauteur h des pôles s'étendent des éléments de maintien qui permettent de maintenir des bobinages parallèles selon un même rayon et situés entre deux bobinages consécutifs. Avantageusement, des rainures sont situées sur les bords latéraux des extrémités des pôles, l'un au moins des éléments de maintien de bobinage est une cale insérée aux extrémités de deux pôles consécutifs, et la largeur circonférentielle 1 de la cale est égale à la longueur d'arc entre deux desdites rainures de retours saillants consécutifs .Ainsi, ladite cale est maintenue par les rainures, permet de maintenir les bobinages et permet d'éviter les courts-circuits au niveau des retours saillants des pôles. Avantageusement, la cale est de structure alvéolaire. Ainsi, la cale favorise un passage d'air et donc le refroidissement du rotor. Avantageusement, un flasque est situé à une de ses extrémités, ledit flasque pouvant être un flasque ventilateur muni de pâles. Ainsi, un flasque enserre axialement le paquet de tôles pour maintenir les tôles empilées en paquet. Avantageusement, la cale est fixée à un des flasques. Ainsi, la cale est fixe et ne risque pas de bouger. Avantageusement, la pluralité d'éléments de maintien comprend une barre fixée à l'un flasques par une de ses extrémités longitudinales et la largeur circonférentielle 1 de ladite barre est égale à la longueur d'arc entre deux bobinages consécutifs. Ainsi, ces barres fixées à une leur extrémités ne sont pas mobiles et lesdites barres sont aptes à s'insérer entre deux bobinages consécutifs afin de les maintenir. Avantageusement, une barre forme un seul élément monobloc avec l'un au moins des deux flasques. Ainsi, le montage des éléments du rotor est facilité. Avantageusement, l'élément de maintien comporte un surmoulage constitué d'une matière isolante électriquement. Ainsi, les courts circuits sont évités entre les éléments de maintien et les pôles. Avantageusement, des chanfreins sont situés sur les coins extérieurs des extrémités des pôles. Ainsi, le coefficient de bobinage est amélioré, tandis que le bruit magnétique et les ondulations de couple sont réduits. Avantageusement, le rotor est du type à pôles saillants. L'invention concerne également un procédé de montage d'un rotor de machine électrique tournante, notamment un alterno-démarreur comprenant - une pluralité de pôles, s'étendant radialement en section par rapport à l'axe de rotation du rotor, et sur une hauteur h parallèlement à l'axe du rotor, espacés régulièrement sur la circonférence dudit rotor ; - une pluralité de bobinages s'étendant dans des encoches du rotor et entourant lesdits pôles de la pluralité ; le procédé de montage comprend l'étape consistant à fixer une pluralité d'éléments de maintien de bobinage au rotor, chaque élément de maintien de bobinage ayant une largeur dans la direction circonférentielle 1 en section, étant constitué d'un matériau amagnétique thermiquement conducteur, la largeur circonférentielle 1 de l'élément de maintien de bobinage étant égale à la longueur d'arc entre deux bobinages consécutifs ou entre les bords latéraux des extrémités de deux pôles consécutifs de sorte que ladite fixation est réalisée selon une direction axiale entre deux bobinages consécutifs ou entre deux extrémités de deux pôles consécutifs. Ainsi, ledit procédé permet de maintenir les bobinages. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L'invention est exposée ci-après selon ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, et en références aux figures 1 à 5. Ces figures montrent: Figure 1 (déjà citée) : une vue éclatée d'un rotor selon l'art antérieur ; Figure 2 : une vue éclatée d'un rotor selon un exemple de réalisation de l'invention sans le bobinage ; Figure 3 : une vue partielle en coupe transversale d'un rotor selon un exemple de réalisation de l'invention ; Figure 4 : une vue du dessus d'un rotor selon un exemple de réalisation de l'invention sans les flasques, ni le résolveur ; Figure 5 : une vue partielle en coupe axiale d'un rotor selon un exemple de réalisation de l'invention. 3004 865 9 Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION Figure 2, le rotor 100 selon un exemple de réalisation de l'invention, 5 comporte des barres 200 fixées aux flasques 103, 104, et qui s'étendent entre les pôles 102 constituant le corps dudit rotor 100. Selon un exemple de réalisation de l'invention représenté figure 2, une barre 200 issue d'un flasque 103, 104, rejoint une autre barre 200 issue de l'autre flasque 103, 104, pour maintenir les fils de cuivre des bobinages 10 parallèles selon un même rayon et situés entre deux bobinages 300 consécutifs. Selon un exemple de réalisation de l'invention, une barre 200 est moulée avec un flasque 103, 104. Alternativement, les barres 200 issues des deux flasques 103, 104 15 différents se rejoignent comme illustré à la figure 2, ou laissent subsister un espace entre les deux barres 200 issues de chaque flasque 103, 104, comme illustré figure 5. Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, plusieurs barres 200 se superposent radialement dans un même espace entre les 20 bobines comme illustré figure 4. Selon un exemple de réalisation de l'invention représenté figure 4, l'espace entre deux pôles 102 consécutifs comporte une barre 200, des rainures 303, des chanfreins 302 et une cale 301. Selon une autre variante non représentée, une barre 200 issue d'un 25 flasque 103, 104, a une longueur correspondant à la hauteur h du paquet de tôles 122 et s'étend sur toute la longueur dudit paquet de tôles 122 pour rejoindre l'autre flasque 103, 104. Selon l'exemple de réalisation précédent dans lequel une barre 200 a une longueur h, la barre 200 est fixée à une de ses extrémités à l'un des 3004 865 10 flasques 103, 104 et rendue solidaire de l'autre flasque 103, 104 à son autre extrémité, par des moyens d'accrochage, par exemple, par clipsage. Dans un autre exemple de réalisation de la figure 4, des rainures 303 sont positionnées sur les bords latéraux des extrémités des 5 retours saillants 123 de deux pôles 102 consécutifs, radialement à l'axe du rotor 100. Les rainures 303 améliorent le coefficient de bobinage et limitent les fuites magnétiques entre les bobinages 300 ce qui permet d'augmenter les performances électriques de la machine. Selon un exemple de réalisation de l'invention, une cale 301 10 positionnée à l'extrémité des retours saillants 123 de deux pôles 102 consécutifs, radialement à l'axe du rotor 100, occupe l'espace entre les bobinages 300 de 50% à 100%. Dans un exemple de réalisation de l'invention, une cale 301 en section suivant un plan radial représente 80% de la surface de l'espace suivant un plan radial entre deux bobinages 15 consécutifs. Si l'obturation est partielle, la cale 301 permet un passage d'air à travers le rotor 100. Si l'obturation est totale, la cale 301 est constituée d'un matériau thermiquement conducteur pour permettre l'évacuation de la chaleur générée par les pertes par effet joules. Cette cale est maintenue dans les rainures 303 comme illustré en figure 4. 20 Ladite cale permet de tenir mécaniquement les bobinages du rotor 100 et donc de garantir un passage d'air pour le refroidissement dudit rotor 100. De plus, la cale 301 permet d'éviter un court-circuit au niveau des retours saillants 123 des pôles 102. Pour favoriser le passage d'air, la cale 301 est avantageusement de structure alvéolaire. 25 Selon un exemple de réalisation illustré sur les figures 3 et 4, l'invention comporte une barre 200 positionnée entre deux bobinages 300, ainsi qu'une cale 301 intercalée entre les retours saillants 123 de deux pôles 102 consécutifs. Dans un exemple de réalisation de l'invention de la figure 3, des 30 chanfreins 302 sont positionnés sur les coins extérieurs des retours saillants 123 des pôles 102. Les chanfreins 302 permettent d'avoir un 3004 865 11 coefficient de bobinage amélioré. Lesdits chanfreins 302 ne modifient pas les performances du rotor 100 et réduisent le bruit d'origine magnétique ainsi que les ondulations de couple. Comme illustré dans l'exemple de la figure 5, l'arbre 101 est 5 solidaire en rotation du rotor 100 qui comporte un corps en forme de paquet de tôles 122 de hauteur h. Le corps du rotor est constitué de pôles 102. Les barres 200 sont fixées aux flasques 103, 104 et s'étendent entre les pôles 102. Sur l'exemple de la figure 5, deux barres sont issues du flasque 104 et deux barres sont issues du flasque 103. Sur cet exemple, les 10 barres situées dans un même axe ne se rejoignent pas. Dans un autre exemple de réalisation, les barres d'un même axe se rejoignent. Dans un autre exemple de réalisation, une barre issue d'un flasque 103, 104 rejoint l'autre flasque 103, 104 et fait donc une longueur h équivalente à la hauteur h du paquet de tôles 122. REVENDICATIONS1 - Rotor (100) de machine électrique tournante, notamment un alterno-démarreur comprenant : - une pluralité de pôles (102), s'étendant radialement en section par rapport à l'axe de rotation du rotor (100), et sur une hauteur (h) parallèlement à l'axe du rotor, espacés régulièrement sur la circonférence dudit rotor (100) ; - une pluralité de bobinages (300) s'étendant dans des encoches du rotor et entourant lesdits pôles (102) de la pluralité ; caractérisé en ce que ledit rotor (100) comporte une pluralité d'éléments de maintien de bobinages (200, 301), chaque élément de maintien de bobinages (200, 301) de largeur (1) en section dans la direction circonférentielle, étant constitué d'un matériau amagnétique thermiquement conducteur, et s'étend entre deux bobinages (300) consécutifs, la largeur circonférentielle (1) de l'élément de maintien de bobinages (200, 301) étant égale à la longueur d'arc entre deux bobinages (300) consécutifs ou entre les bords latéraux des extrémités de deux pôles consécutifs (123). 2 - Rotor selon la revendication 1, dans lequel la section restante desdites encoches du rotor après mise en place de ladite pluralité de bobinages est occupée en partie seulement par les éléments de maintien (200,301). 3 - Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant dans une encoche, deux éléments (200, 301) de maintien de bobinage (300) parallèles selon un même rayon et situés entre deux bobinages (300) consécutifs, lesdits éléments de maintien étant situés à une profondeur différente de l'encoche et s'étendent longitudinalement sur toute la hauteur (h) des pôles (102). 4 - Rotor selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant dans une encoche, deux éléments (200, 301) de maintien de bobinage (300) parallèles selon un même rayon et situés entre deux bobinages (300) consécutifs, lesdits éléments de maintien étant situés à une profondeur différente de l'encoche et la somme des longueurs longitudinales desdits éléments de maintien étant égale à la hauteur (h) des pôles. 5 - Rotor selon l'une des revendications précédentes, comportant des rainures (303) sur les bords latéraux des extrémités des pôles (102), et les éléments de maintien (200, 301) de bobinage comprennent une cale (301) insérée aux extrémités de deux pôles (102) consécutifs, la largeur circonférentielle (1) de ladite cale étant égale à la longueur d'arc entre deux desdites rainures (303) de pôles consécutifs (123). 6 - Rotor selon la revendication 5, dans lequel la cale (301) est de structure alvéolaire. 7 - Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant un flasque (103, 104) à une de ses extrémités, ledit flasque pouvant être un flasque ventilateur muni de pâles. 8 - Rotor selon l'une des revendications 5 ou 6 et selon la revendication 7, dans lequel la cale (301) est fixée à un des flasques (103, 104). 9- Rotor selon la revendication 7, dans lequel la pluralité d'éléments de maintien (200, 301) comprend une barre (200) fixée à l'un des flasques (103, 104) par une de ses extrémités longitudinales et la largeur circonférentielle (1) de ladite barre est égale à la longueur d'arc entre deux bobinages (300) consécutifs. 10 - Rotor selon la revendication 9, dans lequel la barre (200) forme un seul élément monobloc avec l'un au moins des deux flasques (103, 104). 11 - Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément de maintien (200, 301) comporte un surmoulage constitué d'une matière isolante électriquement. 12 - Rotor selon l'une des revendications précédentes, comportant des chanfreins (302) situés sur les coins extérieurs des extrémités des pôles (102). 13 - Rotor selon l'une des revendications précédentes, ledit rotor étant du type à pôles saillants. 14 - Procédé de montage d'un rotor de machine électrique tournante, notamment un alterno-démarreur comprenant - une pluralité de pôles (102), s'étendant radialement en section par rapport à l'axe de rotation du rotor (100), et sur une hauteur (h) parallèlement à l'axe du rotor, espacés régulièrement sur la circonférence dudit rotor (100) ; - une pluralité de bobinages (300) s'étendant dans des encoches du rotor et entourant lesdits pôles (102) de la pluralité ; caractérisé en ce que le procédé de montage comprend l'étape consistant à fixer une pluralité d'éléments de maintien (200, 301) de bobinage au rotor, chaque élément de maintien (200, 301) de bobinage ayant une largeur dans la direction circonférentielle (1) en section, étant constitué d'un matériau amagnétique thermiquement conducteur, et s'étendant parallèlement à l'axe de rotation du rotor (100) entre deux bobinages (300) consécutifs, la largeur circonférentielle (1) de l'élément de maintien (200, 301) de bobinage étant égale à la longueur d'arc entre deux bobinages (300) consécutifs ou entre les bords latéraux des extrémités de deux pôles consécutifs (123) de sorte queladite fixation est réalisée selon une direction axiale entre deux bobinages (300) consécutifs ou entre deux extrémités de deux pôles consécutifs (123).