Brevet FR3025952A1 — publié le 20160318

- 1 - Stator permettant une bonne portance de cale tout en optimisant le circuit magnétique et procédé d'isolation électrique dudit stator. La présente invention concerne un stator d'un alternateur, d'un alterno- démarreur ou d'une machine électrique. Un stator est généralement constitué d'une pluralité de tôles formant un paquet de tôles de forme cylindrique présentant des encoches radiales, chaque encoche étant délimitée par deux dents adjacentes reliées entre elles par l'intermédiaire de leur extrémité proximale. Les dents s'étendent radialement et leurs extrémités distales définissent un logement axial cylindrique délimité par une surface interne apte à recevoir un rotor. L'extrémité distale de chacune des dents présente des pieds de dent constitués par des portions en saillie s'étendant en direction de la cavité interne des encoches de sorte à réduire la largeur de l'encoche au niveau de son entrée. Les encoches sont munies, intérieurement, d'un isolant de fond d'encoche recouvrant la paroi interne desdites encoches sur la périphérie utile de remplissage des fils conducteurs. Cet isolant présente une section en forme de U dont les branches latérales sont plaquées contre les parois radiales des deux dents adjacentes délimitant une encoche, jusqu'au niveau des extrémités supérieures des pieds de dent. Il est commun d'utiliser une technologie de calage, par exemple constituée par des cales plates afin de conserver les fils conducteurs à l'intérieur des encoches, ces cales fournissant également une protection diélectrique. Ces cales de fermeture d'encoches sont placées à l'intérieur de l'encoche et reposent généralement sur les pieds de dents, entre les branches latérales de l'isolant (voir figure 1), induisant ainsi une portance de cale (encore appelée « wedge support WS ») dépendant de la largeur d'entrée d'encoche, de la largeur du pied de dent et de l'épaisseur de l'isolant. Il est admis que pour un bon maintien mécanique de la cale dans l'encoche, la valeur de cette portance doit être égale ou supérieure à 0,4 mm. 3025952 - 2 - Pour optimiser le circuit magnétique d'un alternateur, c'est-à-dire pour permettre de remonter une quantité de flux magnétique plus importante du rotor vers le stator d'un alternateur et éviter une saturation en flux magnétique, il a été envisagé d'augmenter l'épaisseur des dents. Cette solution présente comme 5 inconvénient majeur d'entrainer la diminution des dimensions des pieds de dents et par conséquent, une diminution de la portance de cale. Pour palier cette diminution de portance il pourrait être envisagé d'augmenter les dimensions des pieds de dents concomitamment à l'augmentation de l'épaisseur des dents. 10 Cette solution trouve toutefois ses limites dans le fait que l'augmentation des dimensions des pieds de dents entraine une diminution de l'ouverture d'entrée d'encoche, or ces stators sont adaptés pour une insertion radiale de fils conducteurs continus dans les encoches de sorte que l'ouverture d'entrée d'encoche ne peut pas être rendue plus petite que la largeur du fil conducteur. 15 Un but de la présente invention est de fournir un stator permettant d'optimiser le circuit magnétique tout en conservant une portance de cale permettant une bonne tenue mécanique à l'intérieur de l'encoche. Selon l'invention, ce but est atteint grâce à un stator constitué par une pluralité de tôles formant un paquet de tôles de forme générale cylindrique, ledit 20 stator présentant une pluralité d'encoches radiales, chaque encoche étant délimitée par deux dents adjacentes s'étendant radialement et étant reliées entre elles par l'intermédiaire de leur extrémité proximale, leurs extrémités distales définissant un logement axial cylindrique apte à recevoir un rotor et étant munies de pieds de dent constitués par des portions en saillie s'étendant en direction de 25 la cavité interne des encoches de sorte à réduire la largeur de l'encoche au niveau de son entrée, les encoches étant munies, intérieurement, d'un isolant de fond d'encoche recouvrant la paroi interne desdites encoches sur la périphérie utile de remplissage des fils conducteurs et le stator comportant une pluralité de cales plates de fermeture d'encoche, ce stator étant remarquable en ce que 30 chaque cale de fermeture d'encoche est disposée à l'intérieur de l'encoche, à une distance non nulle de l'extrémité inférieure de l'isolant de fond d'encoche. 3025952 - 3 - Le stator ainsi réalisé permet une optimisation du circuit magnétique en augmentant la quantité de flux magnétique transmis tout en diminuant la saturation du stator et confère une bonne portance à la cale de fermeture d'encoche. 5 Selon un mode de mise en oeuvre particulièrement avantageux appliqué à un stator non saturé en flux magnétique, la partie inférieure de chacune des dents présente une rainure s'étendant axialement le long du stator, entre l'extrémité inférieure de l'isolant et l'extrémité supérieure des pieds de dent. Le stator ainsi réalisé permet d'améliorer encore la portance de la cale de lo fermeture d'encoche. Suivant une autre disposition caractéristique, la distance séparant l'extrémité supérieure de la cale de fermeture d'encoche et l'extrémité inférieure de l'isolant de fond d'encoche est comprise entre 0,05 mm et 0,6 mm. Selon un mode de réalisation préféré et avantageux, la surface du stator 15 constituée par la surface interne délimitant le logement axial du rotor associé et les surfaces externes des première et dernière tôles constituant le paquet de tôles est recouverte d'un revêtement isolant. Actuellement, la technique principalement utilisée en industrie et permettant de recouvrir un stator d'un revêtement isolant consiste en la 20 pulvérisation du revêtement isolant, au moyen de dispositifs de pistolage connus en soi, en orientant le jet de revêtement isolant perpendiculairement à la surface interne du stator. Cependant, cette technique présente l'inconvénient majeur de ne pas permettre de laisser des zones d'ombre non peintes, notamment sur les surfaces 25 externes (surfaces en regard des chignons de bobines) des première et dernière tôles constituant le paquet de tôles (voir figure 6). Pour assurer un revêtement complet du stator, il est connu de plonger le paquet de tôles constituant ledit stator dans un bain de cataphorèse. Cependant, cette méthode est très coûteuse. 3025952 - 4 - La présente invention concerne ainsi encore un procédé d'isolation électrique simple et économique d'un stator présentant une ou plusieurs des caractéristiques susmentionnées. Selon l'invention, ce but est atteint grâce à un procédé d'isolation 5 électrique d'un stator est remarquable en ce qu'il présente une étape de dépôt d'un revêtement isolant sur la surface du stator constituée par la surface interne délimitant le logement axial du rotor associé et les surfaces externes des première et dernière tôles constituant le paquet de tôles de sorte à combler le défaut d'isolation entre la cale et l'isolant de fond d'encoche. 10 Ce procédé d'isolation permet de procurer une protection anti corrosion du stator et une isolation électrique entre les fils conducteurs et le paquet de tôles au niveau des entrées d'encoches et sur la première et la dernière tôle constituant le paquet de tôles, qui soient efficaces et peu coûteuses. Suivant un mode de réalisation préféré et avantageux du procédé 15 d'isolation selon l'invention, le procédé comporte une étape de projection d'un revêtement isolant constitué par une peinture isolante de type résine organique présentant un bon pouvoir diélectrique à l'aide d'un dispositif de pulvérisation connu en soi agencé pour permettre la pulvérisation dudit revêtement isolant sur l'ensemble de la surface du stator constituée par la surface interne délimitant le 20 logement axial du rotor associé et les surfaces externes des première et dernière tôles constituant le paquet de tôles. Selon un mode de réalisation avantageux, le procédé comporte une étape de projection du revêtement isolant au moyen d'un dispositif de pistolage connu en soi fixé à l'extrémité d'un bras articulé permettant de déplacer la buse de 25 pulvérisation du dispositif de pistolage en regard de chacune des surfaces du stator constituée par la surface interne délimitant le logement axial du rotor associé et les surfaces externes des première et dernière tôles constituant le paquet de tôles. Suivant un mode d'exécution avantageux, le procédé comporte une étape 30 de projection du revêtement isolant au moyen de deux buses de projection fixes, orientées de sorte que leur action combinée recouvre la totalité de la surface du 3025952 - 5 - stator constituée par la surface interne délimitant le logement axial du rotor associé et les surfaces externes des première et dernière tôles constituant le paquet de tôles. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, 5 ressortiront mieux de la description détaillée qui suit et des dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est une vue de détail et à caractère schématique illustrant une encoche de stator selon l'état de l'art. La figure 2 est une vue partielle d'un premier exemple de réalisation du 10 stator selon l'invention. La figure 3 est une vue de détail à échelle agrandie d'une entrée d'encoche du stator selon la figure 2. La figure 4 est une vue partielle d'un deuxième exemple de réalisation du stator selon l'invention. 15 La figure 5 est une vue de détail à échelle agrandie d'une entrée d'encoche du stator selon la figure 4. La figure 6 est une vue à caractère schématique illustrant le procédé de dépôt d'un revêtement isolant, tel que réalisé actuellement. La figure 7 est une vue à caractère schématique illustrant le procédé de 20 dépôt d'un revêtement isolant, selon l'invention. On se réfère auxdits dessins pour décrire des exemples intéressants quoique nullement limitatifs, de réalisation du stator et du procédé de dépôt d'un revêtement isolant, selon l'invention. Dans le présent exposé et dans les revendications, les mots 25 « proximale » et « supérieure » désignent des éléments proches de la périphérie externe du stator, tandis que les mots « distale » et « inférieure » désignent des éléments proches de la périphérie interne du stator. 3025952 - 6 - Le stator selon l'invention est constitué par une pluralité de tôles 1 a, 1 b, lc, ..., 1 n, formant un paquet de tôles 1 de forme générale cylindrique, ce stator présente une pluralité d'encoches radiales 2, chaque encoche étant délimitée par deux dents adjacentes 3 s'étendant radialement et étant reliées entre elles par 5 l'intermédiaire de leur extrémité proximale 3A, leurs extrémités distales 3B définissent un logement axial cylindrique apte à recevoir un rotor (non représenté) et sont munies de pieds de dent 4 constitués par des portions en saillie s'étendant en direction de la cavité interne des encoches 2 de sorte à réduire la largeur de l'encoche au niveau de son entrée, les encoches sont 10 munies, intérieurement, d'un isolant 5 de fond d'encoche recouvrant la paroi interne desdites encoches sur la périphérie utile de remplissage des fils conducteurs F. Ce stator comporte une pluralité de cales plates 6 de fermeture d'encoche permettant de maintenir le bobinage à l'intérieur de chacune des encoches. Les 15 cales plates sont réalisées dans un matériau composite monocouche ou tri- couches. Par exemple, les cale de fermeture d'encoche sont réalisées en polyétheréthercétone (PEEK), ou en composite tri-couches de polytéréphtalate d'éthylène (PET) tel que Dacron (marque déposée) / Mylar (marque déposée) / Dacron (marque déposée) (DMD). 20 Selon le mode de réalisation illustré aux figures 2 et 3, chaque cale 6 de fermeture d'encoche est disposée à l'intérieur d'une encoche 2, à une distance non nulle de l'extrémité inférieure de l'isolant 5 de fond d'encoche. Par exemple, la distance séparant l'extrémité supérieure de la cale de fermeture d'encoche et l'extrémité inférieure de l'isolant de fond d'encoche est comprise entre 0,05 mm 25 et 0,6 mm. Cette configuration permet de conserver une bonne portance de la cale de fermeture d'encoche sur les pieds de dents 4 tout en augmentant l'épaisseur des dents 3 d'une distance équivalente à deux fois l'épaisseur de l'isolant 5 de fond d'encoche. 30 Selon le mode de réalisation représenté aux figures 4 et 5, la partie inférieure de chacune des dents 3 présente une rainure 7 s'étendant axialement 3025952 - 7 - le long du stator, entre l'extrémité inférieure de l'isolant de fond d'encoche 5 et l'extrémité supérieure des pieds de dent 4. Cette configuration s'applique particulièrement à un stator non saturé en flux magnétique et permet d'améliorer d'avantage la portance de la cale de 5 fermeture d'encoche. De préférence et avantageusement, la surface du stator constituée par la surface interne SI délimitant le logement axial du rotor associé et les surfaces externes S1 A, S1N, respectivement, des première et dernière tôles 1 a, 1 n constituant le paquet de tôles 1 est recouverte d'un revêtement isolant. 10 En effet, la configuration selon laquelle la cale plate 6 est positionnée dans l'encoche 2, à une distance non nulle de l'extrémité inférieure de l'isolant 5, induit un jeu entre l'isolant et ladite cale plate et, par conséquent, un défaut d'isolation électrique entre les fils conducteurs F et le paquet de tôles 1. Or ce défaut d'isolation au niveau des entrées d'encoche peut entrainer, sous l'effet de 15 la corrosion, de projections d'eau salée, ou de la condensation sur des minéraux conducteurs, la création d'un pontage électrique, engendrant des fuites de courant entre les blessures que peut comporter l'émail des fils conducteurs F et les portions des tôles non revêtue de l'isolant de fond d'encoche pouvant provoquer la mise à la masse du stator. 20 Pour remédier à cet inconvénient, il est prévu d'ajouter un voile isolant sur les fils conducteurs F et sur le paquet de tôles 1 afin d'empêcher l'établissement d'une telle conductivité électrique gênante. Selon le procédé de l'invention, on dépose un revêtement isolant RI sur la surface du stator constituée par la surface interne SI délimitant le logement axial 25 du rotor associé et les surfaces externes S1 A, S1N, respectivement, des première et dernière tôles 1 a, 1 n, constituant le paquet de tôles 1. Ce procédé permet de combler le défaut d'isolation constitué par l'écart existant entre l'isolant 5 de fond d'encoche et la cale 6 de fermeture d'encoche et d'obtenir à la fois une protection anti corrosion de la tôle du stator et également 3025952 - 8 - une isolation entre le cuivre des fils conducteurs F du bobinage et le fer du paquet de tôles 1. Suivant un mode de mise en oeuvre préféré et avantageux du procédé d'isolation selon l'invention, on projette un revêtement isolant RI constitué par 5 une peinture isolante de type résine organique présentant un bon pouvoir diélectrique à l'aide d'un dispositif de pulvérisation P connu en soi agencé pour permettre la pulvérisation dudit revêtement isolant sur l'ensemble de la surface du stator constituée par la surface interne SI délimitant le logement axial du rotor (non représenté) associé et les surfaces externes S1A, S1N, respectivement, des 10 première et dernière tôles 1 a, 1n, constituant le paquet de tôles 1. Selon un premier exemple de mise en oeuvre non représenté, on projette le revêtement isolant RI au moyen d'un dispositif de pistolage connu en soi fixé à l'extrémité d'un bras articulé permettant de déplacer la buse de pulvérisation B du dispositif de pistolage en regard de chacune des surfaces du stator constituée 15 par la surface interne SI délimitant le logement axial du rotor associé et les surfaces externes S1A, S1 N, respectivement, des première et dernière tôles 1 a, 1 n, constituant le paquet de tôles 1. Selon l'exemple d'exécution illustré à la figure 7, on projette le revêtement isolant au moyen de deux buses de projection fixes B1, B2, orientées de sorte 20 que leur action combinée recouvre la totalité de la surface du stator constituée par la surface interne SI délimitant le logement axial du rotor associé et les surfaces externes S1A, S1 N, des première et dernière tôles 1 a, 1, constituant le paquet de tôles 1. REVENDICATIONS1. Stator constitué par une pluralité de tôles (1a, 1 b, lc, 1n) formant un paquet de tôles (1) de forme générale cylindrique, ledit stator présentant une pluralité d'encoches radiales (2), chaque encoche étant délimitée par deux dents (3) adjacentes s'étendant radialement et étant reliées entre elles par l'intermédiaire de leur extrémité proximale (3A), leurs extrémités distales (3B) définissant un logement axial cylindrique apte à recevoir un rotor et étant munies de pieds de dent (4) constitués par des portions en saillie s'étendant en direction de la cavité interne des encoches de sorte à réduire la largeur de l'encoche au niveau de son entrée, les encoches étant munies, intérieurement, d'un isolant (5) de fond d'encoche recouvrant la paroi interne desdites encoches sur la périphérie utile de remplissage des fils conducteurs (F), le stator comportant une pluralité de cales plates (6) de fermeture d'encoche, caractérisé en ce que chaque cale de fermeture d'encoche est disposée à l'intérieur d'une encoche, à une distance non nulle de l'extrémité inférieure de l'isolant de fond d'encoche. 2. Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie inférieure de chacune des dents (3) présente une rainure (7) s'étendant axialement le long du stator, entre l'extrémité inférieure de l'isolant (5) et l'extrémité supérieure des pieds de dent (4). 3. Stator selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la distance séparant l'extrémité supérieure de la cale (6) de fermeture d'encoche et l'extrémité inférieure de l'isolant (5) de fond d'encoche est comprise entre 0,05 mm et 0,6 mm. 4. Stator suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface du stator constituée par la surface interne (SI) délimitant le logement axial du rotor associé et les surfaces externes (S1A, S1 N), respectivement des première et dernière tôles (1a, 1n) constituant le paquet de tôles (1) est recouverte d'un revêtement isolant (RI). 3025952 - 1 0 - 5. Procédé d'isolation électrique d'un stator réalisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de dépôt d'un revêtement isolant (RI) sur la surface du stator constituée par 5 la surface interne (SI) délimitant le logement axial du rotor associé et les surfaces externes (S1A, S1 N), respectivement, des première et dernière tôles (1a, 1n) constituant le paquet de tôles (1) de sorte à combler le défaut d'isolation entre la cale (6) de fermeture d'encoche et l'isolant (5) de fond d'encoche. 10 6. Procédé d'isolation électrique suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de projection d'un revêtement isolant (RI) constitué par une peinture isolante de type résine organique présentant un bon pouvoir diélectrique à l'aide d'un dispositif de pulvérisation (P) 15 agencé pour permettre la pulvérisation dudit revêtement isolant sur l'ensemble de la surface du stator constituée par la surface interne (SI) délimitant le logement axial du rotor associé et les surfaces externes (S1A, S1N), respectivement, des première et dernière tôles (1a, 1n) constituant le paquet de tôles (1). 20 7. Procédé d'isolation électrique selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de projection du revêtement isolant au moyen d'un dispositif de pistolage fixé à l'extrémité d'un bras articulé permettant de déplacer la buse de pulvérisation (B) du dispositif 25 de pistolage en regard de chacune des surfaces du stator constituée par la surface interne (SI) délimitant le logement axial du rotor associé et les surfaces externes (S1A, S1 N), respectivement, des première et dernière tôles (1a, 1 n) constituant le paquet de tôles (1). 30 8. Procédé d'isolation électrique suivant l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de projection du revêtement isolant (RI) au moyen de deux buses de projection fixes (B1, B2), orientées de sorte que leur action combinée recouvre la totalité de la surface du stator constituée par la surface interne (SI) délimitant le 3025952 logement axial du rotor associé et les surfaces externes (S1A, S1N), respectivement, des première et dernière tôles (1a, 1n) constituant le paquet de tôles (1).