Brevet FR3083651A1 — publié le 20200110

STATOR BOBINÉ POUR UNE MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE La présente invention porte sur un stator bobiné pour une machine électrique tournante et sont procédé de réalisation. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour un stator de machine électrique tournante telle que par exemple un alternateur, un alterno-démarreur, une machine réversible ou un moteur électrique. De façon connue en soi, les machines électriques tournantes comportent un stator et un rotor solidaire d'un arbre. La machine électrique comporte un boîtier portant le stator. Ce boîtier est configure pour porter à rotation l'arbre du rotor par exemple par l'intermédiaire de roulements. Le rotor est par exemple un rotor à griffe qui comporte deux roues polaires. Dans un autre exemple, le rotor comporte un corps formé par un empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté, tel que des rivets traversant axialement le rotor de part en part. Le rotor comporte des pôles formés par exemple par des aimants permanents logés dans des cavités ménagées dans la masse magnétique du rotor, comme cela est décrit par exemple dans le document EP0803962. Alternativement, dans une architecture dite à pôles "saillants", les pôles sont formés par des bobines enroulées autour de bras du rotor. Le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles minces formant des encoches ainsi qu'un bobinage reçu dans des encoches du stator ouvertes vers l'intérieur. Dans les stators de ce genre, les types de bobinages les plus couramment utilisés sont, d'une part, les bobinages dits "concentriques" constitués par des bobines enroulées autour des dents du stator, et d'autre part, les bobinages du type dit "ondulé", qui sont décrits par exemple dans le document FR2483702. Le bobinage ondulé comporte une pluralité d'enroulements de phase, du type dans lequel chaque enroulement comporte au moins un conducteur en spirale dont chaque spire forme des ondulations parcourant les encoches du 30 corps. Ces conducteurs présentent des portions de liaison situées 2 alternativement de chaque côté du corps de stator reliant entre elles des portions axiales situées à l'intérieur des encoches du stator. Le document EP2124317 enseigne la réalisation d'un bobinage nécessitant la mise en oeuvre d'opérations spécifiques de connexions électriques entre s différentes parties du bobinage afin de reconstituer le circuit électrique de la machine. Ces opérations génèrent des surcoûts et présentent en outre des problèmes de fiabilité des connexions. L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un stator pour une machine électrique tournante comportant un corps de fo stator comportant plusieurs segments de stator présentant des moyens de fixation pour former ledit corps et un bobinage électrique comportant plusieurs enroulements formant des phases, chaque phase étant formée d'un unique conducteur présentant des portions axiales logées à l'intérieur d'encoches du corps de stator et des portions de liaison assurant une liaison 15 entre les portions axiales. L'invention permet ainsi, grâce à l'utilisation d'un unique fil pour former une phase, de supprimer les opérations de connexion des spires lors de la réalisation du bobinage. En outre, le fait de reconstituer le corps de stator permet de s'adapter à toutes les dimensions de stator souhaitées et de 20 simplifier le procédé de fabrication en facilitant l'étape d'insertion du bobinage dans le corps de stator. Selon une mise en oeuvre, chaque segment de stator comporte au moins une dent et une portion de culasse, ladite portion de culasse comportant à ses extrémités des zones de liaison avec une portion de culasse d'un 25 segment de stator adjacent. Selon une mise en oeuvre, le stator comporte un organe de maintien axial logé dans des ouvertures ménagées dans des portions de culasse adjacentes. Selon une mise en oeuvre, le corps de stator comporte une culasse présentant une pluralité de logements et chaque segment de stator comporte 3 au moins une dent, les segments étant fixés sur la culasse par des moyens d'encliquetage, tel que des queues d'aronde, coopérant avec les logements. Selon une mise en oeuvre, que les dents sont munies chacune d'un pied de dent. 5 Selon une mise en oeuvre, le stator comporte 2, 4, 6 ou 8 conducteurs par encoche. Selon une mise en oeuvre, le conducteur présente une section ronde. Alternativement, le conducteur peut présenter une section rectangulaire. Selon une mise en oeuvre, les portions axiales du bobinage présentent une 10 section rectangulaire et les portions de liaison présentent une section ronde. Cette forme est par exemple obtenue par matriçage d'une des portions. Selon une mise en oeuvre, pour deux encoches adjacentes d'une série d'encoches associée à un enroulement de phase, le bobinage présente deux portions de liaison reliant des portions axiales se situant dans lesdites 15 encoches adjacentes. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un stator bobiné de machine électrique tournante. Le procédé comporte : une étape de réalisation d'une nappe de bobinage comportant plusieurs enroulements formant des phases, chaque phase étant formée d'un unique conducteur 20 présentant des portions axiales destinées à être insérées à l'intérieur d'encoches du stator et des portions de liaison assurant une liaison entre les portions axiales ; une étape de réalisation d'un bobinage préformé par enroulement de la nappe de bobinage ; et une étape de reconstitution d'un corps de stator par insertion radiale de segments de stator à l'intérieur 25 d'espaces du bobinage s'étendant entre des portions axiales successives et par assemblage des moyens de fixation des segments de stator correspondant. Selon une mise en oeuvre, les segments de stator sont insérés radialement de l'extérieur vers l'intérieur du bobinage par rapport à un axe du stator. 4 Selon une mise en oeuvre, ledit procédé comporte une étape d'insertion des organes de maintien dans des ouvertures ménagées dans la portion de culasse. Selon une mise en oeuvre, les segments de stator constitués par des dents sont insérés radialement de l'intérieur vers l'extérieur du bobinage par rapport à un axe du stator. Selon une mise en oeuvre, l'insertion des segments de stator est réalisée en deux temps en insérant d'abord un premier groupe de segments puis un deuxième groupe de segments de manière à éviter toute interférence entre lesdits segments. Selon une mise en oeuvre, ledit procédé comporte dans un premier temps une étape d'insertion des dents du stator à l'intérieur des espaces du bobinage puis une étape de fixation des dents à une culasse du stator. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à 15 l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. La figure 1 montre une vue en perspective d'un peigne muni d'encoches sur lequel est réalisé une nappe de bobinage utilisée dans le procédé selon l'invention. 20 La figure 2 est une vue de la nappe de bobinage. La figure 3 est une vue en perspective d'un bobinage préformé obtenu à partir de la nappe de bobinage. La figure 4a est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un stator bobiné selon l'invention dans lequel des segments de stator sont 25 insérés de l'extérieur vers l'intérieur du bobinage. La figure 4b est une vue en perspective d'un segment de stator utilisée avec le stator bobiné de la figure 4a. La figure 4c est une vue en perspective d'un deuxième type de segment de stator pouvant être utilisé avec le stator bobiné de la figure 4a. 5 La figure 5a est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un stator bobiné selon l'invention dans lequel des segments sont insérés de l'intérieur vers l'extérieur du bobinage. La figure 5b est une vue en perspective d'une dent utilisée avec le stator s bobiné de la figure 5a. La figure 6a est une vue en perspective d'une variante de réalisation du stator bobiné du deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure 6b est une vue en perspective d'une dent utilisée avec le stator bobiné de la figure 6a. 10 Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. Les figures 1 et 2 montrent un exemple de nappe de bobinage 10 destinée à être utilisée pour fabriquer un stator bobiné 14. Cette nappe de bobinage 10 comporte deux couches de conducteurs continus 11 superposées l'une sur 15 l'autre. On distingue ainsi une couche inférieure de conducteur située du côté du fond des encoches 12 d'un peigne 13 et une couche supérieure située du côté de l'ouverture des encoches 12 du peigne 13. Chaque conducteur 11 de la nappe 10 obtenue forme des ondulations longitudinales comportant successivement une portion axiale 15 qui est 20 reçue dans une encoche 12 associée, une portion de liaison 16 qui s'étend en vis-à-vis de la face latérale inférieure du peigne 13, une portion axiale 15 consécutive qui est reçue dans une encoche 12 associée consécutive, une portion de liaison 16 qui s'étend en vis-à-vis de la face latérale supérieure du peigne 13. 25 Les encoches 12 sont associées par série aux conducteurs 11 d'un enroulement de phase E1-En. Ainsi, les encoches 12 d'une série d'encoches reçoivent les portions axiales 15 des conducteurs 11 constituant un enroulement de phase E1-En. Chaque série d'encoches 12 est associée à un des n enroulements de phase E1-En. Ainsi, deux encoches 12 30 consécutives d'une même série d'encoches sont séparées par des encoches 12 dont chacune appartient à l'une des autres séries d'encoches 12. Les 6 encoches 12 de chaque ensemble d'encoches 12 associées à un enroulement de phase E1-En sont ainsi réparties sur le peigne 13 de transfert à un pas constant égal au nombre de phases. Si le nombre n de phases est égal à 6, le pas d'encoche vaut donc 6. s Par ailleurs, la nappe 10 est de préférence de type ondulée répartie, c'est à dire que pour deux encoches 12 adjacentes d'une série d'encoches associée à un enroulement de phase E1-En donné, la nappe de bobinage 10 présente deux portions de liaison situées de part et d'autre de la nappe 10 reliant des portions axiales 15 se situant dans lesdites encoches 12 adjacentes. 10 La nappe 10 comporte également des premières extrémités de conducteurs 11 formant des entrées de phases 11-1n et des deuxièmes extrémités de conducteurs 11 formant des sorties de phases 01-On. Pour un bobinage double triphasé, on a six entrées de phases 11-16 et six sorties de phases 01-06. Chaque phase est donc bien formée d'un unique 15 conducteur 11. Par exemple, il y a six conducteurs 11 pour former les six phases du bobinage. Comme on peut le voir sur la figure 3, la nappe de bobinage 10 est enroulée pour obtenir un bobinage préformé 18 ayant une forme globalement cylindrique. En réalisant N tours, on obtient 2N conducteurs par encoche 12' 20 du fait de la configuration à deux couches de nappe 10. Dans l'exemple représenté, on réalise deux tours pour avoir quatre conducteurs par encoche, soit quatre portions axiales 15 à l'intérieur de chaque encoche 12. Toutefois, le nombre de tours pourra être adapté pour obtenir notamment 2, 4, 6, ou 8 conducteurs par encoche. 25 Les conducteurs 11 comportent des portions axiales 15 destinées à être insérées à l'intérieur des encoches 12' du corps de stator. Les portions axiales 15 sont espacées angulairement entre elles d'un pas régulier. Les conducteurs 11 comportent en outre les portions de liaison 16 assurant une liaison entre les extrémités des portions axiales, tel que cela a été décrit 30 précédemment. Comme cela est illustré par la figure 4a, un ensemble de segments 20 espacés angulairement entre eux de façon régulière sont disposés autour du 7 bobinage 18 à une distance supérieure à celle du diamètre externe du bobinage 18. Les segments 20 sont ensuite rapprochés radialement de l'extérieur vers l'intérieur du bobinage 18 suivant la direction D1, de telle façon que les dents 5 21 des segments 20 pénètrent à l'intérieur des espaces 22 s'étendant entre des portions axiales 15 successives du bobinage 18. Afin de faciliter l'insertion des segments 20 à l'intérieur des espaces 22, les dents 21 sont avantageusement dépourvues de pied de dent. Comme on peut le voir sur la figure 4b, chaque segment 20 comporte une 10 dent 21 et une portion de culasse 25, ladite portion de culasse 25 comportant à ses extrémités des zones de liaison 26.1, 26.2 complémentaires. On distingue ainsi une zone mâle 26.1 et une zone femelle 26.2, de sorte que lors de la mise en place des segments 20, une zone mâle 26.1 d'un segment 20 coopère avec une zone femelle 26.2 d'un segment 20 adjacent. En 15 variante, un segment peut comporter deux parties males et un segment adjacent deux parties femelles. En variante, comme cela est représenté sur la figure 4c, les zones de liaison sont mixtes et présentent chacune une zone mâle 26.1 et une zone femelle 26.2. A chaque jonction entre deux segments 20 adjacents, deux zones 20 mâles 26.1 se superposent axialement l'une sur l'autre et coopèrent chacune avec une zone femelle 26.2 correspondante. On peut insérer des organes de maintien axial 27 dans des ouvertures 28 ménagées dans la portion de culasse 25 et plus précisément dans les zones mâles 26.1 afin de maintenir entre eux les segments 20 adjacents. Un organe de maintien 27 pourra par 25 exemple être constitué de deux demi-rivets ou d'un ampoulage. Une fois les segments de stator 20 assemblés entre eux, le corps de stator 29 comportant la culasse annulaire 32 et les dents 21 est reconstitué. Les dents 21 délimitent deux à deux les encoches 12' du stator 14 à l'intérieur desquelles sont insérées les portions axiales 15. 30 Suivant une autre mise en oeuvre de l'invention montrée sur les figures 5a et 6a, les segments de stator 20 sont insérés radialement de l'intérieur vers l'extérieur du bobinage 18 suivant la direction D2. 8 Dans ce cas, les segments 20 du stator sont constitués par des dents 21 insérées à l'intérieur des espaces 22 du bobinage 18 puis fixées à une culasse 32 de forme annulaire disposée autour du bobinage 18. On reconstitue ainsi le corps de stator 29 comportant la culasse 32 s et les dents 21. Afin d'éviter toute interférence entre les dents 21 lors de leur positionnement initiale sur un diamètre interne inférieur au diamètre final du stator 14, l'insertion des dents 21 est réalisée en deux temps en insérant d'abord une première partie des dents 21 puis une deuxième partie des dents 21 du 10 stator 14 du diamètre interne vers le diamètre externe. Comme on peut le voir sur les figures 5a et 5b, les dents 21 pourront être fixées sur la culasse 32 au moyen de queues d'aronde 33. Une queue d'aronde 33 est ménagée dans une extrémité radiale de chaque dent 21 et est destinée à coopérer avec un logement 34 de forme correspondante 15 réalisé dans une face interne de la culasse 32. Suivant un autre mode de réalisation montré sur les figures 6a et 6b, les dents 21 pourront être fixées sur la culasse 32 par des moyens d'encliquetage 35. Ces moyens d'encliquetage 35 sont par exemple formés par deux pattes 36 élastiquement déformables inclinées par rapport à un axe 20 de la dent 21 et destinées à s'insérer à l'intérieur d'un logement 37 de forme correspondante ménagé dans la face interne de la culasse 32. L'avantage de l'insertion radiale de l'intérieur vers l'extérieur du bobinage est que les dents 21 pourront être munies chacune d'un pied de dent 39 afin d'améliorer les performances électromagnétiques de la machine électrique. 25 Suivant un mode de réalisation particulier, les portions axiales 15 de la nappe 10 sont matricées de façon à présenter une section rectangulaire et les portions de liaison 16 présentent une section ronde. En variante, les conducteurs présentent une section ronde ou une section rectangulaire suivant toute leur longueur. 9 Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de s réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, REVENDICATIONS1. Stator pour une machine électrique tournante comportant : - un corps de stator (29) comportant plusieurs segments de stator s (20) présentant des moyens de fixation pour former ledit corps et - un bobinage électrique comportant plusieurs enroulements formant des phases, chaque phase étant formée d'un unique conducteur (11) présentant des portions axiales (15) logées à l'intérieur d'encoches (12') du corps de stator (29) et des portions de liaison (16) assurant une liaison entre 10 les portions axiales (15). 2. Stator selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque segment de stator (20) comporte au moins une dent (21) et une portion de culasse (25), ladite portion de culasse (25) comportant à ses extrémités des zones de liaison (26.1, 26.2) avec une portion de culasse d'un 15 segment de stator (20) adjacent. 3. Stator selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de maintien axial (27) logé dans des ouvertures (28) ménagées dans des portions de culasse (25) adjacentes. 4. Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de 20 stator comporte une culasse (32) présentant une pluralité de logements (34, 37) et en ce que chaque segment de stator (20) comporte au moins une dent (21), les segments étant fixés sur la culasse par des moyens d'encliquetage (33, 35), tel que des queues d'aronde (33), coopérant avec les logements (34, 37). 25 5. Stator selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les dents (21) sont munies chacune d'un pied de dent (39). 6. Stator selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les portions axiales (15) du bobinage présentent une section rectangulaire et les portions de liaison (16) présentent une section ronde. 11 7. Procédé de réalisation d'un stator bobiné (14) de machine électrique tournante, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de réalisation d'une nappe de bobinage (10) comportant plusieurs enroulements formant des phases, chaque phase étant formée s d'un unique conducteur (11) présentant des portions axiales (15) destinées à être insérées à l'intérieur d'encoches (12') du stator (14) et des portions de liaison (16) assurant une liaison entre les portions axiales (15), - une étape de réalisation d'un bobinage préformé (18) par enroulement de la nappe de bobinage (10), et 10 - une étape de reconstitution d'un corps de stator (29) par insertion radiale de segments de stator (20) à l'intérieur d'espaces (22) du bobinage (18) s'étendant entre des portions axiales (15) successives et par assemblage des moyens de fixation des segments de stator correspondant. 8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que 15 les segments de stator (20) sont insérés radialement de l'extérieur vers l'intérieur du bobinage (18) par rapport à un axe du stator. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les segments de stator (20) sont insérés radialement de l'intérieur vers l'extérieur du bobinage (18) par rapport à un axe du stator. 20 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'insertion des segments de stator (20) est réalisée en deux temps en insérant d'abord un premier groupe de segments puis un deuxième groupe de segments de manière à éviter toute interférence entre lesdits segments.