Brevet FR3019696A1 — publié le 20151009

ISOLANT DE BOBINE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne un isolant de bobine réalisé en deux parties ainsi qu'un élément de machine électrique consistant en un rotor ou un stator comportant des dents recouvertes chacune dudit isolant de bobine autour duquel est enroulée une bobine. L'invention se rapporte au domaine des machines électriques telles que les moteurs, les alternateurs, ou les alterno-démarreurs. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec les alternateurs utilisés dans des systèmes dits "range-extender" destinés à augmenter l'autonomie des véhicules électriques. Ces systèmes comportent à cet effet un moteur thermique de faible puissance entraînant mécaniquement en rotation l'alternateur destiné à fournir, quand cela est nécessaire, de l'énergie électrique à des batteries d'alimentation d'un moteur électrique de traction du véhicule. ETAT DE LA TECHNIQUE On connaît des machines électriques comportant un stator et un rotor solidaire d'un arbre. Le rotor pourra être solidaire d'un arbre menant et/ou menée et pourra appartenir à une machine électrique tournante sous la forme d'un alternateur comme décrit dans le document EP 0 803 962 ou d'un moteur électrique comme décrit dans le document EP 0 831 580. La machine électrique comporte un boîtier portant le stator. Ce boîtier est configuré pour porter à rotation l'arbre par exemple par l'intermédiaire de roulements, tel que des roulements à billes et/ou à aiguilles. Le rotor pourra comporter un corps réalisé en tôle feuilletée, qui comporte des logements. Des aimants permanents sont positionnés à l'intérieur d'au moins certains de ces logements comme visible par exemple dans les figures 1 et 2 du document EP0803962. Comme décrit dans le document FR2890798 auquel on se reportera pour plus de précisions, la machine comporte un rotor à griffes et un corps de stator sous la forme d'un paquet de tôles doté de dents pour le montage de bobines appartenant au bobinage du stator. Le corps du stator comporte des encoches ouvertes vers l'intérieur délimitées chacune par deux dents consécutives. Ces dents sont à bords parallèles, une bande de matière, appelée culasse existant entre le fond des encoches et la périphérie externe du corps. On monte sur ces dents des bobines préformées réalisées à partir d'un fil enroulé sur plusieurs tours. Les fils consistent par exemple en un fil de cuivre revêtu d'émail. Chaque bobine est montée autour d'un isolant d'encoche électriquement isolant ayant un corps comportant des parois délimitant un cadre de forme globalement rectangulaire. Le corps de l'isolant comporte en outre un rebord avant et un rebord arrière définissant avec les parois du cadre une gorge de montage d'une bobine. Le rebord arrière est destiné à être positionné à proximité de la culasse tandis que le rebord avant est situé du côté intérieur de la machine. L'ensemble est destiné à être enfilé autour de la dent. Dans une forme de réalisation, deux bobines sont implantées dans une même encoche, chaque bobine étant enroulée autour de l'une des dents délimitant l'encoche par l'intermédiaire d'un isolant de bobine. Les bobines sont interconnectées entre elles, par exemple par soudure ou à l'aide d'un connecteur pour former une phase de la machine qui pourra être du type polyphasé. Dans le cas où la dent présente un profil en T, les bords T constituant des pieds de dents, il n'est plus possible de positionner les isolants en les glissant le long de la dent, les pieds de dents empêchant l'insertion. Le titulaire a déposé une demande de brevet français n ° 12 58552 intégré par référence, qui décrit une forme de réalisation d'un isolant de bobine en deux parties découpées verticalement qui permet de disposer l'isolant sur la dent malgré les pieds de dents. Cependant cette solution n'est pas adaptée si le fond de l'encoche n'est pas droit et d'autre part elle est difficile à mettre en oeuvre si la machine est de petite taille. OBJET DE L'INVENTION L'invention vise à faciliter la fabrication et l'assemblage de l'isolant de bobine sur une dent du stator ou du rotor de la machine électrique et de proposer une variante à la demande précédente qui peut être utilisée sur les petites machines et qui est adaptée dents avec pieds de dents et aux fonds d'encoches non rectilignes. A cet effet, l'isolant de bobine a pour objet un isolant de bobine destiné à être positionné autour d'une dent d'un stator ou d'un rotor d'une machine électrique, cet isolant de bobine ayant un corps comportant des parois latérales destinées à porter les côtés d'une bobine et des parois d'extrémité destinées à porter des parties de la bobine dépassant axialement de part et d'autre d'une dent formant un cadre ainsi qu'un rebord avant et un rebord arrière formés chacun par des bordures longitudinales reliées entre elles par des bordures transversales, ces rebords avant et arrière définissant avec les parois du cadre une gorge de montage pour l'enroulement d'une bobine, caractérisé en ce que le corps est réalisé en deux parties découpées horizontalement suivant un plan sensiblement médian de l'isolant de bobine, parallèle aux parois d'extrémités et passant par les parois latérales du cadre. Il est ainsi plus facile de monter l'isolant quand la dent présente des pieds de dents. Selon un certain mode de réalisation, chaque partie comporte: - une portion des parois latérales du cadre et une portion des bordures longitudinales du rebord avant et du rebord arrière correspondantes, et - une paroi d'extrémité du cadre et des bordures transversales correspondantes, - de sorte que chaque partie délimite une demi-gorge. Selon une caractéristique particulière, chaque partie porte une portion d'ailette pliable par rapport au corps apte à assurer une isolation électrique entre deux bobines montées sur deux dents adjacentes, chaque portion d'ailette étant située dans le prolongement d'une portion d'une bordure longitudinale du même rebord. Les deux portions d'ailette constituent une ailette complète qui isole les deux bobines situées dans la même encoche. Selon une autre caractéristique, chaque partie comporte un talon situé dans le prolongement d'une portion d'une bordure longitudinale du même rebord arrière et destiné à être plaqué contre un fond d'une encoche du stator ou du rotor. Les deux portions du talon constituent un talon complet qui vient se plaquer au fond de l'encoche. Selon une disposition particulière, chaque portion de talon a un profil non rectiligne. Dans le cas où le fond d'encoche n'est pas rectiligne, comme par exemple arrondi ou en forme de V, le talon épouse le fond de l'encoche. Selon une caractéristique particulière, les deux parties présentent des zones de jonction au niveau desquelles les deux parties se recouvrent l'une sur l'autre. Cette zone de recouvrement permet d'assurer une isolation continue des bobines entre elles pour les ailettes, et avec le fond de l'encoche pour le talon. Selon une autre caractéristique, les zones de jonction se situent au niveau des extrémités des portions des parois latérales et des portions des bordures longitudinales des rebords des deux parties de l'isolant. Selon une disposition particulière, les portions des parois d'extrémité sont amincies au niveau de la zone de jonction entre les parties de l'isolant. Cette zone amincie facilite le pliage. Selon une autre disposition, dans les zones de jonction, les portions des parois latérales d'une des parties portent des pattes destinées à coopérer par encliquetage avec des ouvertures réalisées dans les portions des parois latérales de l'autre partie de l'isolant de bobine. L'encliquetage des parties permet de garantir qu'elles ne bougent pas l'une par rapport à l'autre. Selon une disposition particulière, chaque portion d'ailette est reliée au rebord par l'intermédiaire d'une zone de raccordement ayant une épaisseur inférieure à l'épaisseur du rebord de manière à constituer une zone de pliage de l'ailette. La zone où l'épaisseur est plus faible permet de faciliter le pliage à l'endroit voulu. Selon une caractéristique particulière, chaque partie de l'isolant comporte un système d'encliquetage assurant une fixation d'une extrémité libre de la portion d'ailette sur le rebord opposé au rebord portant la portion d'ailette. Chaque portion de l'ailette est ainsi retenue. Selon une autre caractéristique, une bordure longitudinale du rebord avant d'une des parties est configurée pour assurer un guidage d'une extrémité d'un fil de la bobine. C'est de préférence la partie supérieure de l'isolant. Selon une autre caractéristique, au moins une partie de l'isolant comporte des empreintes de forme arrondie ménagées au niveau des angles entre les portions des parois d'extrémité et les parois latérales pour faciliter un enroulement d'un fil de la bobine. C'est de préférence la partie supérieure du l'isolant. Selon une caractéristique, ledit rebord avant et ledit rebord arrière sont chacun en deux parties découpées horizontalement suivant le plan sensiblement médian de l'isolant de bobine, lesdites deux parties du rebord avant et lesdites deux parties du rebord arrière étant complémentaires au pied de ladite dent et au fond des deux encoches adjacentes définies par ladite dent respectivement de sorte que lesdites deux parties d'isolant puissent être disposées par coulissement axial sur une dent. L'invention concerne également un stator ou un rotor de machine électrique comportant des dents issues d'une culasse autour desquelles est positionné un isolant de bobine en deux parties et ayant une des caractéristiques précédentes et portant une bobine. D'autres avantages pourront encore apparaître à l'homme du métier à la lecture des exemples ci-dessous, illustrés par les figures annexées, donnés à titre d'exemple. - La figure 1 est une vue en perspective d'un stator comportant des bobines montées sur des dents avec un isolant de bobine, - La figure 2 est une vue éclatée d'une dent avec un isolant de bobine selon l'invention, - La figure 3 est une vue d'une bobine montée sur la dent avec un isolant selon l'invention, La figure 4 est une vue de l'isolant seul en position ouverte, La figure 5 est une vue de l'isolant démonté en deux parties, - La figure 6 est une vue de détail de la liaison entre les deux parties de l'isolant. Le stator 1 illustré figure 1 comprend une culasse 10 et des dents 11 autour desquelles sont disposées des isolants 4 et des bobines 3. Un interconnecteur 2 est disposé sur la culasse 10 pour réaliser un point neutre. On considèrera dans la suite de la description que l'avant de la dent est la partie située à l'intérieur du stator et l'arrière la partie située du coté de la culasse, le haut correspondra au haut de la figure et le bas au bas de la figure 1. Le détail d'une dent 11 avec un isolant 4 en deux parties selon l'invention est visible figure 2. La dent 11 présente un profil en T avec des pieds de dent 110 et un talon 111 du coté de la culasse 10. Une encoche est constitué entre deux dents 110, et la partie de la culasse 10 entre deux constitue un fond d'encoche 101. Le fond d'encoche 101 représenté à la figure 2 est rectiligne, mais peut également être non rectiligne tel que arrondi ou en forme de V. L'isolant 4 a un corps comportant des parois latérales 42 destinées à porter les côtés d'une bobine 3 et des parois d'extrémité 43 destinées à porter des parties de la bobine dépassant axialement de part et d'autre de la dent 11 et formant un cadre ainsi qu'un rebord avant 44 et un rebord arrière 45 formés chacun par des bordures longitudinales reliées entre elles par des bordures transversales, ces rebords avant 44 et arrière 45 définissant avec les parois du cadre 4 une gorge 47 de montage pour l'enroulement de la bobine 3. L'isolant 4 comprend une partie supérieure 40 et une partie inférieure 41 qui vont entourer la dent 11 lorsqu'elles seront montées. L'isolant 4 est découpé selon un plan P visible à la figure 4. Chacune des parties 40 et 41 ont une portion de paroi latérale 402 et 412 constituant ensemble la paroi latérale 42 ainsi qu'une portion du rebord 404 et 414 constituant ensemble le rebord 44 et une portion du rebord 405, 415 constituant ensemble le rebord 45 de chaque partie 40 et 41, elles comprennent une portion d'ailette 400 et 410 constituant une ailette 46 ainsi qu'une portion de talon 401 et 411 constituant un talon 47. Les rebords avant 44 et arrière 45 sont séparés en deux portions de rebords avant 404 et 414 et arrière 405 et 415. Les deux parties 40 et 41 de l'isolant 4 sont reliées entre elle comme illustré figure 6 par des zones de jonction 48. Un des parties 40 ou 41 présente des pattes 405 destinées à coopérer par encliquetage avec des ouvertures 406 réalisées dans les portions des parois latérales 402 ou 412 de l'autre partie de l'isolant de bobine 4. Les portions d'ailettes 400 et 410 présentent des zones amincies 480 qui se superposent dans la zone de jonction 48. Bien que non représenté, les portions de talons 401 et 411 présentent de la même façon des zones amincies. Les ailettes 400 et 410 ont chacune un rebord 460 et 461 qui coopère chacun avec une fente 440 et 441 disposée sur le rebord avant 44. Nous allons maintenant décrire le montage de l'isolant 4 et de la bobine 3 sur le stator 1. La dent 11 présente un pied de dent 110 en forme de T ce qui empêche le montage d'un isolant classique en forme de cadre fermé que l'on enfile par l'extrémité de la dent 11. Ici la partie 40 supérieure de l'isolant 4 est insérée par dessus la dent 11 tandis que la partie inférieure 41 est insérée par-dessous. Les portions d'ailettes 400 et 410 sont ouvertes. Les zones amincies 480 se superposent dans la zone de jonction, tandis que des pattes 407 s'encliquettent avec des ouvertures 406 réalisées dans les portions des parois latérales 402 ou 412. Le fil 30 de la bobine 3 est ensuite enroulé autour de la dent 11 et l'isolant 4, puis les portions d'ailettes 400 et 410 sont refermées en bloquant les rebords 460 et 461 dans les fentes 440 et 441 disposées sur le rebord avant 44. Bien que non représenté, lorsque le fond d'encoche 101 n'est pas rectiligne, il suffit que le talon 401 et 411 aient une forme adaptée au fond d'encoche 101 à savoir une forme complémentaire afin de bien se plaquer contre le fond d'encoche 101. L'insertion verticale de l'isolant 4 en deux parties 40 et 41 est particulière adapté dans ce cas. REVENDICATIONS1. Isolant de bobine (4) destiné à être positionné autour d'une dent (11) d'un stator (1) ou d'un rotor d'une machine électrique, cet isolant de bobine (4) ayant un corps comportant des parois latérales (42) destinées à porter les côtés d'une bobine (3) et des parois d'extrémité (43) destinées à porter des parties de la bobine (3) dépassant axialement de part et d'autre d'une dent (11), ledit corps formant un cadre ainsi qu'un rebord avant (44) et un rebord arrière (45) formés chacun par des bordures longitudinales reliées entre elles par des bordures transversales, ces rebords avant et arrière (44, 45) définissant avec les parois (42, 43) du cadre (4) une gorge (47) de montage pour l'enroulement d'une bobine (3), caractérisé en ce que le corps est réalisé en deux parties (40, 41) découpées horizontalement suivant un plan (P) sensiblement médian de l'isolant de bobine (4), parallèle aux parois d'extrémités (43) et passant par les parois latérales (42) du cadre. 2. Isolant (4) selon la revendication précédente, caractérisé en 2 0 ce que chaque partie (40, 41) comporte: - une portion (402, 412) des parois latérales (42) du cadre et une portion (404, 414, 405, 415) des bordures longitudinales du rebord avant (44) et du rebord arrière (45) correspondantes, et - une paroi d'extrémité (43, 403, 413) du cadre et des bordures 25 transversales correspondantes, - de sorte que chaque partie délimite une demi-gorge. 3. Isolant (4) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque partie (40, 41) porte une portion d'ailette (400, 410) pliable 3 0 par rapport au corps apte à assurer une isolation électrique entre deux bobines (3) montées sur deux dents (11) adjacentes, chaque portiond'ailette (400, 410) étant située dans le prolongement d'une portion (405, 415) d'une bordure longitudinale du même rebord (45). 4. Isolant (4) selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque partie (40, 41) comporte une portion de talon (401, 411) situé dans le prolongement d'une portion (405, 415) d'une bordure longitudinale du même rebord arrière (45) et destiné à être plaqué contre un fond d'une encoche (101) du stator ou du rotor. 5. Isolant selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque portion de talon (401, 411) a un profil non rectiligne. 6. Isolant selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux parties (40, 41) présentent des zones de jonction (48) au niveau desquelles les deux parties (40, 41) se recouvrent l'une sur l'autre. 7. Isolant selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les zones de jonction (48) se situent au niveau des extrémités des portions des parois latérales (402, 412) et des portions des bordures longitudinales (404, 414, 405, 415) des rebords (44, 45) des deux parties (40, 41) de l'isolant. 8. Isolant selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les portions des parois d'extrémité (404, 414, 405, 415) sont amincies au niveau de la zone de jonction (48) entre les parties de l'isolant. 9. Isolant selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que, dans les zones de jonction (48), les portions des parois latérales (402, 3 0 412) d'une des parties portent des pattes (407) destinées à coopérer par encliquetage avec des ouvertures (406) réalisées dans les portions des parois latérales (412, 402) de l'autre partie de l'isolant de bobine (4). 10. Isolant selon la revendication 3 et l'un des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que chaque portion d'ailette (400, 410) est reliée au rebord (45) par l'intermédiaire d'une zone de raccordement ayant une épaisseur inférieure à l'épaisseur du rebord (45) de manière à constituer une zone de pliage de l'ailette (400, 410). 11. Isolant selon la revendication 3 et l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que chaque partie (40, 41) de l'isolant comporte un système d'encliquetage (440, 441) assurant une fixation d'une extrémité libre de la portion d'ailette (400, 410) sur le rebord (44) opposé au rebord (45) portant la portion d'ailette. 12. Isolant selon la revendication 2 et l'une des revendications 3 à 11, caractérisé en ce qu'une bordure longitudinale (404) du rebord (44) avant d'une des parties (40) est configurée pour assurer un guidage d'une extrémité d'un fil (30) de la bobine (3). 13. Isolant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins une partie (40, 41) de l'isolant comporte des empreintes de forme arrondie ménagées au niveau des angles entre les portions des parois d'extrémité et les parois latérales pour faciliter un enroulement d'un fil de la bobine. 14. Isolant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit rebord avant (44) et ledit rebord arrière (45) sont chacun en deux parties (40, 41) découpées horizontalement suivant le plan (P) sensiblement médian de l'isolant de bobine (4), lesdites deux parties du rebord avant (44) et lesdites deux parties du rebord arrière (45) étant complémentaires au pied de ladite dent et au fond (101) des deux encoches adjacentes définies par ladite dent respectivement de sorte quelesdites deux parties d'isolant puissent être disposées par coulissement axial sur ladite dent. 15. Stator ou rotor de machine électrique comportant des dents (11) issues d'une culasse autour desquelles est positionné un isolant de bobine (4) en deux parties (40, 41) selon l'une des revendications précédentes et portant une bobine (3).10