Brevet FR3081268A1 — publié le 20191122

Description Titre de l'invention : Boîtier polaire de stator de machine électrique Domaine technique [0001] La présente invention se rapporte à un boîtier polaire de stator de machine électrique comportant un paquet formé de lamelles simples empilées. [0002] L'invention se rapporte également à une machine électrique avec un tel stator. Technique antérieure [0003] Le document DE 10 2012 224 153 Al décrit un stator de machine électrique comportant un boîtier polaire avec un paquet de lamelles. Ce paquet est formé d'un empilage axial d'un grand nombre de lamelles simples. Le paquet de lamelles forme un inducteur cylindrique creux dont le côté intérieur comporte des pièces polaires réparties en périphérie et munies chacune d'un enroulement de stator commandé par un disque de commutation prévu sur le côté frontal. Les pièces polaires venant radialement en saillie vers l'intérieur d'une lamelle simple sont réalisées en une seule pièce avec l'inducteur annulaire de la lamelle simple. [0004] EXPOSE ET AVANTAGES DE L'INVENTION [0005] La présente invention a pour objet un boîtier polaire de stator de machine électrique comportant un paquet lamelles simples empilées les unes sur les autres, le paquet de lamelles ayant un inducteur, cylindrique, creux et des pièces polaires recevant des enroulements de stator sur le côté intérieur de l'inducteur, le boîtier étant caractérisé en ce qu'une face frontale de l'inducteur comporte un support en matière plastique surmoulée pour recevoir des porte-balais, le support en matière plastique dépassant axialement du côté frontal de l'inducteur. [0006] En d'autres termes le boîtier polaire selon l'invention est fait d'un stator de machine électrique, par exemple d'une machine-série utilisée par exemple comme démarreur de moteur à combustion interne ou comme démarreur-générateur de moteur à combustion interne et générer du courant. La machine électrique qui comprend ce stator est notamment une machine à excitation électrique. [0007] Le boîtier polaire du stator a un paquet de lamelles composé d'un grand nombre de lamelles simples empilées dans la direction axiale, c'est-à-dire selon l'axe longitudinal du boîtier polaire ou du stator et de la machine électrique. Chacune des lamelles simples a un anneau périphérique fermé et des dents orientées radialement vers l'intérieur ; à l'état empilé, les différents anneaux des lamelles simples forment l'inducteur de forme cylindrique creuse et les dents venant en saillie vers l'intérieur, forment les pièces polaires qui reçoivent les enroulements de stator. Le boîtier polaire comporte plusieurs pièces polaires réparties à sa périphérie. 2 [0008] Un côté frontal de l'inducteur comporte un support en matière plastique surmoulée recevant des porte-balai pour l'alimentation des enroulements du rotor de la machine électrique. Les porte-balai qui font partie d'un dispositif de balais, sont installés de manière fixes par rapport au stator et ils reçoivent des balais de contact coulissant généralement dans la direction radiale des porte-balai en étant poussés en direction du collecteur, côté rotor, contre lequel s'applique la face frontale des balais. Le collecteur côté rotor et le dispositif de balais avec les porte-balai et les balais logés dans ceux-ci, constituent une installation de commutation. [0009] Le support en matière plastique se trouve sur le côté frontal de l'inducteur et il est réalisé comme pièce en matière plastique injectée, sur la face frontale de l'inducteur. Le support en matière plastique dépasse ainsi axialement la face frontale de l'inducteur. [0010] Cette réalisation offre de nombreux avantages. Le support en matière plastique se fabrique de manière simple et peut être adapté de manière simple aux exigences constructives pour relier le porte-balai au boîtier polaire. La liaison entre les porte-balai et le boîtier polaire est suffisamment solide et sûr. De plus avec des moyens simples, on installe différents supports en matière plastique sur le boîtier polaire de sorte qu'ainsi on pourra équiper les mêmes boîtiers polaires de porte-balai différents ou d'équiper différents boîtiers polaires avec le même porte-balai. Le support en matière plastique s'adapte simplement quant à son extension axiale et son dépassement axial par rapport à la face frontale de l'induit, son épaisseur radiale est vis-à-vis des évidements et des parties en saillie dans la direction axiale et/ou dans la direction radiale. Le support en matière plastique est relativement léger. [0011] Selon un développement avantageux, le support en matière plastique surmoulée sur le côté frontal a un ou plusieurs orifices d'enfichage pour recevoir des rails de contact servant à la mise en contact électrique des balais des supports de balais. Les rails de contact sont reliés par un câble venant des bobinages de stator autour des pièces polaires, pour réaliser dans le cas d'une machine-série, le montage en série des bobines du stator avec les bobines du rotor. La commande des bobines du stator se fait par une bague de contact sur le côté frontal opposé du boîtier polaire et réalisé sous la forme d'un disque de contact. La liaison entre un rail de contact et un enroulement de stator se fait par exemple par des pièces de fixation, notamment des pièces de liaison par serrage telles que des manchons qui s'écrasent ou qui griffent les rails de contact. En plus ou en variante, la liaison peut être soudée ou brasée. [0012] Le support en matière plastique comporte un autre orifice d'enfichage pour un joint séparant un rail électrique du dispositif de balais pour le boîtier polaire. [0013] Selon un autre développement avantageux, le côté intérieur de l'inducteur a au moins en partie, un revêtement en matière plastique, surmoulée par injection. Ce revêtement 3 en matière plastique se trouve de préférence sur l'ensemble du côté intérieur de l'inducteur à l'exception des côtés intérieurs des pièces polaires tournées vers l'intérieur et qui sont sans matière plastique. Le revêtement en matière plastique du côté inférieur de l'inducteur est de préférence en une seule pièce avec le support en matière plastique sur le côté frontal de l'inducteur et il peut notamment être réalisé au cours d'une même opération, par surmoulage par injection pour appliquer la matière plastique sur le boîtier polaire. Le revêtement en matière plastique ainsi fixé sur le côté intérieur de l'inducteur constitue une isolation électrique recevant les enroulements de stator lors du bobinage des pièces polaires de sorte que le fil de bobinage des enroulements stator est séparé du boîtier polaire. De manière avantageuse, les pièces polaires avec un évidement sont surmoulées par injection de matière plastique, pour les côtés intérieurs des pièces polaires orientées radialement vers l'intérieur. [0014] Selon un autre développement avantageux, le support en matière plastique surmoulée par injection sur le côté frontal et recevant les porte-balai, se trouve, selon la direction radiale, à l'intérieur du contour extérieur de la surface enveloppe de l'inducteur. Ainsi le support en matière plastique, fixé par injection, dépasse radialement de la face frontale du boîtier polaire mais reste à l'intérieur de la surface enveloppe radiale extérieure et ne présente pas d'encombrement supplémentaire. [0015] Selon un autre développement avantageux, l'inducteur comporte sur le côté opposé à celui du support en matière plastique, également un moyen de réception en matière plastique, fixé par injection pour recevoir une bague de contact ou un disque de commutation. Le support en matière plastique fixée par injection sur ce côté frontal, est de préférence en une seule pièce avec le revêtement en matière plastique surmoulée sur le côté inférieur et ainsi réalisé en une opération commune avec le revêtement en matière plastique et le support en matière plastique axialement opposé. Le support en matière plastique comporte par exemple un ou plusieurs évidements situés sur le côté intérieur de l'étrier polaire et ainsi qu'il ne dépasse pas axialement la face frontale de l'inducteur. Ces évidements ou découpes servent à recevoir et à fixer l'anneau de contact, par exemple pour recevoir des crochets ou autres éléments de liaison sur l'anneau de contact. Le support en matière plastique se trouve de préférence principalement ou totalement à l'intérieur de l'inducteur et ne dépasse pas ou seulement par des éléments distincts, en relief par rapport à la face frontale du boîtier polaire dans la direction axiale. Brève description des dessins [0016] La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de boîtier polaire de stator de machine électrique représenté dans les dessins annexés dans lesquels : 4 [0017] [fig.1] est une vue en perspective de la face frontale d'un boîtier polaire de stator recevant des porte-balai, [0018] [fig.21 est une vue correspondant à la figure 1 avec les enroulements du stator installé sur les inducteurs situés à l'intérieur du boîtier polaire, [0019] [fig.31 est une autre vue en perspective du boîtier polaire avec la représentation du côté frontal opposé, [0020] [fig.41 est une vue de dessus d'une lamelle simple du boîtier polaire, [0021] [fig.51 est une vue de dessus du stator avec mise en place des porte-balai, [0022] [fig.61 est une vue en perspective du boîtier polaire et des porte-balai d'essuie-glace. [0023] Dans les différentes figures on utilisera les mêmes références pour désigner les mêmes éléments. [0024] DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION [0025] Les figures montrent un boîtier polaire 1 d'un stator de machine électrique. Le boîtier se compose d'une série de lamelles simples 2, empilées (figure 4) ; les lamelles identiques sont empilées les unes sur les autres selon l'axe longitudinal du boîtier polaire ou de la machine électrique. Chaque lamelle simple 2 se compose d'un inducteur 3 périphérique, de forme annulaire ainsi que de pièces polaires 4 sur le côté intérieur de l'inducteur ; ces pièces sont réparties régulièrement en périphérie et reçoivent chacune un enroulement de stator. Les pièces polaires 4 forment les dents du stator orientées radialement vers l'intérieur et recevant un enroulement de stator. L'exemple de réalisation, a en tout quatre pièces polaires 4 réparties à un intervalle angulaire de 900 sur le côté intérieur de l'inducteur 3. Chaque lamelle simple 2 est de préférence une pièce en tôle emboutie et l'inducteur 3 et les pièces polaires 4 sont des éléments en une seule pièce. [0026] Le côté intérieur du boîtier polaire 1 et la face frontale du boîtier polaire 1 sont surmoulés de matière plastique. La matière plastique sur le côté intérieur de l'inducteur 1 cylindrique creux forme un revêtement de matière plastique 5 ; la matière plastique sur les faces axiales du boîtier polaire 1 dépasse axialement de boîtier polaire et forme un support 6 en matière plastique. Le revêtement en matière plastique 5 sur le côté inférieur et le support en matière plastique 6 sont en une seule pièce sur le côté frontal. Le revêtement en matière plastique 5 s'étend, à l'exception du côté intérieur tourné radialement vers l'intérieur des pièces polaires 4, sur tout le côté intérieur de l'inducteur 3 et sert en autre à l'isolation électriques des enroulements de stator 7 mis en place (figure 2) du boîtier polaire 1. [0027] Le support en matière plastique 6 sur le côté frontal du boîtier polaire 1 a plusieurs orifices d'enfichage 8 répartis en périphérie pour recevoir des rails de contact 9 servant au branchement électrique des balais des porte-balais. Les rails de contact 9 sont reliés électriquement aux enroulements de stator 7 par des manchons à griffes comme cela apparait aux figures 2 et 6. [0028] De plus les supports en matière plastique 6 comportent des évidements 10 pour recevoir les porte-balai 11 (figure 5, 6). Les porte-balai 11 reçoivent des balais 12 coulissant radialement dans les porte-balai 11 et dont la face frontale s'applique contre la surface enveloppe du collecteur 13 pour alimenter les enroulements du rotor ; le collecteur 13 est solidaire en rotation de l'arbre du rotor de la machine électrique. Le dispositif de balais du côté du stator avec les porte-balai 11 et les balais 12 ainsi que le collecteur 13 côté rotor, constitue une installation de commutation pour transmettre et inverser le courant vers les enroulements du rotor. [0029] Le support en matière plastique 6 sur la face frontale du boîtier polaire 1 dépasse axialement le boîtier polaire ; dans la direction radiale, le support en matière plastique 6 est à l'intérieur de la surface enveloppe extérieure du boîtier polaire 1 et de l'inducteur 3. Cela garantit que la mise en place du support en matière plastique 6 dans la direction radiale ne nécessite pas de place supplémentaire. [0030] Le support en matière plastique 6 peut être adapté par des moyens simples, à différents boîtiers polaires 1 et à différents porte-balai ainsi qu'à différents rails de contact 9. Cela permet d'utiliser un grand nombre de pièces identiques pour différentes machines électriques. [0031] Sur le côté frontal du boîtier polaire 1, à l'opposé de celui du support en matière plastique 6, le revêtement en matière plastique 5 est muni d'évidements 14 (figure 3) sur le côté inférieur de l'inducteur 3 ; ces évidements de matière plastique servent à recevoir une bague de contact ou un disque de commutation, pour commander l'alimentation des enroulements du stator. Les évidements 14 s'étendent sur le côté intérieur de l'inducteur 3 ; ils arrivent jusqu'à la face frontale axiale de l'inducteur. Les éléments de liaison de la bague de contact, par exemple des crochets ou des moyens analogues, peuvent être engagés dans les évidements 14. [0032] La figure 5 est une vue de dessous montrant le stator 15 avec le boîtier polaire 1 et les enroulements de stator 7 y compris le dispositif de balais avec les porte-balai 11. Un rail électrique 16 (figure 5, 6) est relié à un cordon électrique 17 (borne 45) pour l'alimentation électrique de deux des quatre enroulements de stator 7. Pour l'isolation électrique par rapport au boîtier polaire 1, la transition entre le cordon 17 et rail électrique 16 est munie d'un joint 18 logé dans un évidement 19 réalisé dans le support en matière plastique 6. [0033] Les évidements 10 dans le support en matière plastique 6 servent à recevoir des becs 20 en saillie axialement vers le bas des porte-balai 11. [0034] Pour faciliter l'engagement et le centrage, il est avantageux de prévoir un congé sur les becs ou moyens analogues du dispositif de balais pour les engager dans les évidements et les cavités du support en matière plastique 6. [0035] NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX [0036] 1 Boîtier de polaire de stator [0037] 2 Lamelle simple [0038] 3 Inducteur [0039] 4 Pièce polaire [0040] 5 Recouvrement de matière plastique [0041] 6 Support en matière plastique [0042] 7 Enroulement de stator [0043] 8 Orifice d'enfichage [0044] 9 Rail de contact [0045] 10 Evidement [0046] 11 Porte-balai [0047] 12 Balai [0048] 13 Collecteur [0049] 14 Evidement [0050] 16 Rail électrique [0051] 17 Cordon électrique [0052] 18 Joint [0053] 19 Evidement [0054] 20 Bec des porte-balai 7 [Revendication 11 [Revendication 21 [Revendication 31 [Revendication 41 [Revendication 51 [Revendication 61 [Revendication 71