Brevet FR3094850A1 — publié le 20201009

Description Titre de l'invention : Système de maintien pour fil d'extrémité d'enroulement électrique de rotor [0001] La présente invention concerne un système de maintien pour fil d'extrémité d'enroulement électrique de rotor. Un tel rotor est par exemple un rotor à griffes appartenant à une machine électrique formant un alternateur ou un altemo-démarreur alimenté par une tension de 12V ou de 48V. L'enroulement électrique de rotor peut alors former la bobine d'excitation de ce rotor. [0002] Il est connu de maintenir les fils d'extrémité d'enroulement électrique de rotor de telles machines via des systèmes de maintien, encore appelés « clips ». Chaque système de maintien comprend un corps au sein duquel est ménagé un logement recevant un des fils d'extrémité. Le logement s'étend entre deux parois latérales reliées entre elles par une paroi de fond pour le logement, et ce logement débouche vers l'extérieur par une ouverture ménagée entre deux parois de maintien, chaque paroi de maintien faisant respectivement saillie depuis une paroi latérale. Dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du logement, les parois de maintien ont la même forme. Un tel clip est par exemple connu de la demande EP 3 028 373. [0003] Lc maintien de fils d'extrémité dans de tels clips n'est pas optimal, le fil étant sus- ceptible de sortir du logement, par exemple en fin de ligne de bobinage, lors de l'assemblage de ce fil d'extrémité dans un crochet du collecteur, ou à l'issue d'un transport de la bobine ainsi réalisée. En conséquence, une étape additionnelle de remise en place du fil dans le logement est nécessaire, ce qui est coûteux en temps et en ressources. [0004] Il existe un besoin pour remédier à l'inconvénient précité. [0005] L'invention a pour objet de répondre à cc besoin et elle y parvient, selon l'un de ses aspects, à l'aide d'un système de maintien pour fil d'extrémité d'enroulement électrique de rotor, le système comprenant un logement pour recevoir le fil, cc logement s'étendant entre deux parois latérales reliées entre elles par une paroi de fond pour le logement, et cc logement débouchant vers l'extérieur par une ouverture ménagée entre deux parois de maintien, chaque paroi de maintien s'étendant respectivement en saillie depuis une paroi latérale et, dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du logement, les parois de maintien ayant une forme différente l'une de l'autre. [0006] Grâce à la forme différente d'une paroi de maintien à l'autre, la capacité du fil d'extrémité à rester dans le logement du système de maintien est accrue. [0007] Le logement peut, dans le plan perpendiculaire à son axe longitudinal, présenter un 2 axe de symétrie et cet axe de symétrie peut ne pas couper l'ouverture ménagée entre ses parois de maintien. [0008] L'une des parois de maintien peut s'étendre en saillie depuis une première paroi latérale sur une première longueur et l'autre des parois de maintien peut s'étendre en saillie depuis une deuxième paroi latérale sur une deuxième longueur, inférieure à la première longueur. La patte la plus longue favorise ainsi un maintien du fil d'extrémité dans le logement en venant s'étendre au-dessus de la zone centrale du logement, lorsqu'observé dans le plan perpendiculaire à son axe longitudinal. [0009] La longueur de la paroi de maintien peut être définie, dans le plan perpendiculaire à l'axe du logement, comme étant la longueur mesurée le long de cette paroi de maintien, que cette dernière soit rectiligne, ou formée par une ligne brisée ou ayant une autre forme. [0010] Selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, chaque paroi de maintien peut comprendre une partie proximale prenant naissance au niveau d'une paroi latérale et une partie distalc dont l'extrémité libre définit un bord de l'ouverture, la partie proximale et la partie distalc n'étant pas alignées l'une avec l'autre, la partie distalc se rapprochant notamment de la paroi de fond du logement lorsque l'on se rapproche de son extrémité libre. La partie distalc peut ainsi former une partie recourbée vers l'intérieur, lorsque l'on regarde dans le plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du logement. [0011] Selon l'exemple de mise en oeuvre ci-dessus, la longueur de la partie proximale peut être différente d'une paroi de maintien à l'autre. La différence de forme d'une paroi de maintien à l'autre peut ainsi être uniquement due à une différence de longueur entre parties proximales. Dans ce cas, les parties distales peuvent présenter la même longueur d'une paroi de maintien à l'autre. [0012] En variante, la différence de longueur des parties proximales participe à l'obtention de formes différentes pour les parois de maintien sans en être la cause exclusive. [0013] Selon une autre variante encore de cet exemple de mise en oeuvre, la longueur de la partie proximale peut être la même d'une paroi de maintien à l'autre, mais la longueur de la partie distale d'une des parois de maintien est supérieure à celle de la partie distale de l'autre des parois de maintien. [0014] Lorsque chaque paroi de maintien comprend une partie distale et une partie proximale non alignées l'une avec l'autre, chacune de ces parois de maintien, dans un même plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du logement, peut avoir sa partie proximale et sa partie distale s'étendant chacune de façon rectiligne de manière à définir un angle entre elles. [0015] L'angle peut être constant d'une paroi de maintien à l'autre, ayant par exemple une valeur comprise entre 10° et 60°. Une telle valeur d'angle peut favoriser l'entrée du fil 3 d'extrémité dans le logement depuis l'extérieur. La valeur d'angle précitée correspond à l'état en l'absence de déformation lors de l'introduction du fil d'extrémité dans le logement à travers l'ouverture. [0016] En variante, la valeur d'angle peut différer d'une paroi de maintien à l'autre. La différence de forme entre ces deux parois de maintien peut ainsi être causée, exclusivement ou partiellement, par cette différence de valeur d'angle. [0017] Selon une autre variante encore de l'exemple de mise en oeuvre décrit, une des parois de maintien présente bien une partie proximale et une partie distalc tel que mentionné ci-dessus, ces parties faisant un angle entre elles, mais l'autre paroi de maintien ne comprend qu'une seule partie qui est rectiligne entre sa naissance depuis la paroi latérale et son extrémité libre définissant un bord de l'ouverture. Cette partie unique peut ou non être dirigée vers l'intérieur du logement. [0018] Selon une autre variante encore de l'exemple de mise en oeuvre décrit, aucune des parois de maintien ne présente une partie proximale et une partie distalc tel que mentionné ci-dessus, chaque paroi de maintien n'est formée que par une seule partie qui est rectiligne entre sa naissance depuis la paroi latérale et son extrémité libre définissant un bord de l'ouverture. Cette partie unique peut ou non être dirigée vers l'intérieur du logement. [0019] Dans tout cc qui précède, le système de maintien peut être monobloc, étant réalisé en matière plastique, par exemple en polymère, ou étant réalisé en matériau composite. [0020] L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un ensemble comprenant : [0021] - le système tel que défini ci-dessus, et [0022] - un fil d'extrémité d'enroulement électrique de rotor, reçu dans l'ouverture du système. [0023] Le rapport dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'ouverture entre la taille de l'ouverture et le diamètre du fil peut être compris entre 0,5 et 1. On peut ainsi utiliser l'élément de maintien avec des fils de diamètre différents, disposant ainsi d'un standard ». [0024] Le rapport entre la première longueur, c'est-à-dire la longueur de la paroi de maintien la plus longue, et le diamètre du fil peut être supérieur à 1, notamment être compris entre 1,1 et 1,3, étant par exemple égal à 1,2 avec une tolérance d'I mm pour cette longueur. Ces valeurs de rapport peuvent permettre de favoriser le positionnement du fil contre la paroi de maintien la plus longue. [0025] Le rapport entre l'épaisseur de la paroi de maintien présentant la première longueur et le diamètre du fil peut être compris entre 0,4 et 0,5, par exemple avec une tolérance d'I mm pour cette longueur. [0026] L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un rotor de machine électrique, comprenant : [0027] - un arbre, [0028] - une première et une seconde roues polaires fixées sur l'arbre, [0029] - un enroulement électrique monté via interposition d'un isolant de bobine autour de l'arbre et disposé axialcment entre les première et seconde roues polaires, et [0030] - au moins un système de maintien tel que défini ci-dessus, porté par l'isolant de bobine et maintenant dans le logement un fil d'extrémité de l'enroulement électrique. [0031] Le système de maintien est par exemple réalisé d'une seule pièce avec l'isolant de bobine. En variante, le système de maintien est rapporté, par exemple fixé ou posé, sur cet isolant de bobine. [0032] L'enroulement électrique forme par exemple le bobinage d'excitation du rotor. [0033] Le rotor est avantageusement un rotor à griffes, c'est-à-dire un rotor dont les pôles sont en forme de griffes. Chacune des roues polaires, qui sont alors disposées de façon opposée et imbriquée, comporte alors des griffes. Chaque griffe d'une roue polaire s'étend en direction de l'autre roue polaire et s'insère entre deux griffes consécutives de la roue polaire opposée. Le rotor à griffes comporte des parties aimantées, et l'enroulement électrique. [0034] Le rotor peut comprendre des aimants, disposés entre les pôles magnétiques constitués par les griffes, et servant à empêcher le flux magnétique de passer directement d'un pôle à l'autre sans passer par le stator. [0035] Le rotor peut être associé à des ventilateurs, montés autour de l'arbre de rotation de part et d'autre des roues polaires pour refroidir l'enroulement électrique. [0036] L'enroulement électrique du rotor comprend deux fils d'extrémité qui sont par exemple reliés à des bagues collectrices sur lesquelles frottent des balais pour alimenter cet enroulement électrique. Chaque fil d'extrémité est par exemple plié au niveau du sommet de l'enroulement électrique et traverse une cavité radiale, ménagée entre une paroi d'une roue polaire et un évidement du ventilateur, et une cavité axiale, ménagée entre l'arbre et un évidement du ventilateur. [0037] Le système de maintien peut être disposé dans la cavité radiale ménagée entre la paroi de la roue polaire et l'évidement du ventilateur ou ménagée entre la paroi du ventilateur et un évidement dans la roue polaire. [0038] Une ligne de pliage au sein du système de maintien peut être prévue, afin de modifier lors du positionnement du système de maintien dans le rotor, la forme de ce système de maintien. [0039] L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de mise en oeuvre de celle-ci et à l'examen du dessin annexé sur lequel : [0040] [fig.1] représente un exemple de rotor dans lequel des systèmes de maintien selon l'invention peuvent être mis en oeuvre, [0041] [fig.2] un système de maintien selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, [0042] [fig.3] représente un détail du système de maintien de [Fig.2], [0043] [fig.4] illustre l'insertion d'un fil d'extrémité d'enroulement électrique d'excitation de rotor dans le logement du système de maintien des [Fig.2] et [Fig.3], [0044] [fig.5] illustre le maintien en place dans le logement de cc fil d'extrémité, une fois introduit, et [0045] [fig.6] représente de façon schématique une variante de système de maintien. [0046] On a représenté sur la Figure 1 de manière schématique une machine électrique 10 munie d'un rotor à griffes 20 fixé sur un arbre 21 d'entraînement d'axe A. L'arbre 21 est monté libre en rotation par rapport à un stator (non représenté) par des roulements 19. [0047] Le rotor 20 comprend dans l'exemple considéré un isolant 27 de bobine 17. Cet isolant est sensiblement cylindrique et est monté solidaire en rotation sur le tronçon central de l'arbre 21, et il est serré axialement entre deux roues polaires 25, 26. Cet isolant de bobine joue dans l'exemple considéré le rôle de support de l'enroulement électrique d'excitation du rotor à griffes. 11 permet d'isoler cet enroulement électrique. [0048] De manière connue, chacune des roues polaires 25, 26 comporte une série de griffes 12, 13 qui sont par exemple au nombre de douze pour chacune des roues polaires 25, 26 et qui sont réparties angulairement de manière régulière autour de l'axe A commun aux roues polaires 25, 26 et à l'arbre 21. [0049] Chacune des griffes 12, 13 d'une roue polaire 26, 25 s'étend axialement vers l'autre roue polaire 25, 26 en vis-à-vis, de manière que les griffes 12, 13 soient imbriquées les unes dans les autres. [0050] Toujours dans l'exemple décrit, deux ventilateurs 31, 32 sont montés solidaires autour de l'arbre 21 et fixés aux roues polaires 25, 26 pour faciliter la circulation de l'air dans la machine électrique comportant le rotor. [0051] L'enroulement électrique 17 est réalisé à l'aide de spires d'un fil conducteur électrique, tel qu'un fil de cuivre, de manière à former des couches de fil conducteur superposées radialement. Le fil conducteur est revêtu d'au moins une couche en matériau isolant électrique. L'enroulement électrique 17 comprend deux fils d'extrémité 15, 16 reliés à un collecteur muni de deux bagues collectrices 28, 29 sur lesquelles frottent des balais pour alimenter cet enroulement électrique 17. La liaison entre les fils d'extrémité 15 et 16 et les bagues collectrices 28, 29 respectivement est 6 réalisée comme on peut le voir sur la figure 1 par des lames conductrices qui sont disposées dans des évidements de l'arbre 21. Chaque fil d'extrémité 15, 16 est plié au niveau du sommet du bobinage 17 et traverse une cavité radiale 35, 36, ménagée entre la première roue polaire 25 et le ventilateur 31, puis est relié auxdites lames conductrices. Des passages 37 et 38 sont aménagés entre l'arbre 21 et le ventilateur 31. Les passages 37, 38 sont réalisés par des évidements 41, 42 du ventilateur 31. [0052] Dans l'exemple de la figure 1, les cavités radiales 35, 36 sont réalisées par des évidements 39, 40 du ventilateur 31, chaque évidement 39, 40 formant un tunnel radial. Dans des variantes non représentées, les cavités radiales 35, 36 peuvent être réalisées par des évidements de la première roue polaire 25. [0053] Dans l'exemple de la figure 1, deux systèmes de maintien 11 de fils d'extrémité 15, 16 sont prévus, ces systèmes de maintien 11 étant décrits ci-après. Chaque système de maintien 11 permet de maintenir un fil d'extrémité respectif 15, 16 dans la cavité radiale 35, 36 entre la première roue polaire 25 et le ventilateur 31. Chaque système de maintien 11 est solidaire de l'isolant de bobine 27, étant par exemple rapporté sur cet isolant ou réalisé d'une seule pièce avec ce dernier. [0054] Chaque système de maintien 11 peut comprendre une ligne de pliage de sorte à être replié sur la première roue polaire 25 lors du montage du rotor à griffes 20. [0055] Comme on peut encore le voir sur la figure 1, le ventilateur 31, qui est celui tourné vers les bagues collectrices 28, 29 comprend deux évidements radiaux 39, 40 destinés à former les cavités radiales 35, 36 entre la paroi 48 de la première roue polaire 25 et le ventilateur 31. Chaque évidement radial 39, 40 présente dans l'exemple considéré une forme en ogive et une profondeur adaptée au système de maintien 11. Le ventilateur 31 comporte également deux évidements axiaux 41, 42 de forme semi-circulaire dont le rayon est ici supérieur au rayon du fil d'extrémité 15, 16. Chaque évidement axial 41, 42 est destiné à former les cavités axiales 37, 38 pour le passage d'un fil d'extrémité 15, 16. [0056] Un exemple de mise en oeuvre de système de maintien 11 va maintenant être décrit en référence aux figures 2 à 5. [0057] Comme on peut le voir sur la figure 2, le système de maintien 11 définit un logement 50 pour recevoir un des fils d'extrémité 15, 16. Ce logement 50 s'étend entre deux parois latérales 52 qui sont reliées entre elles par une paroi de fond 53 pour le logement 50. Le système de maintien 11 est ici monobloc et il peut être réalisé en polymère ou en matériau composite. [0058] On constate également que ce logement débouche vers l'extérieur par une ouverture 54 ménagée entre deux parois de maintien 55, chaque paroi de maintien 55 faisant respectivement saillie depuis une paroi latérale 52. [0059] Le système de maintien 11 porte encore des murets visibles sur la figure 2 et disposés 7 de façon alignée avec les parois latérales 52. [0060] Selon l'invention, et comme cela est visible sur la figure 3, dans un plan de coupe perpendiculaire à l'axe longitudinal X du logement 50, les parois de maintien 55 ont une forme différente l'une de l'autre. [0061] On constate notamment sur la figure 3 que le logement 50 présente un axe de symétrie Z dans le plan de coupe précité et que cet axe de symétrie ne coupe pas l'ouverture 54 dans l'exemple décrit. [0062] Dans l'exemple considéré, chaque paroi de maintien 55 définit dans le plan précité une ligne brisée, étant formée par une partie proximale 60 prenant naissance sur la paroi latérale 52 correspondante et par une partie distale 61 qui prolonge la partie proximale 60 en direction de l'intérieur du logement 50 et qui possède une extrémité libre. On constate que pour chaque paroi de maintien 55, la partie proximale 60 et la partie distale 61 sont rectilignes et définissent entre elles un angle a. Dans l'exemple considéré, cet angle a est constant d'une paroi de maintien 55 à l'autre et présente une valeur comprise entre 10° et 60°. [0063] On constate sur les figures 2 et 3 que l'une des parois de maintien 55 présente une longueur, égale à la somme de la longueur mesurée le long de sa partie distale 61 et de la longueur mesurée le long de sa partie proximale 60, qui est supérieure à la longueur correspondante de l'autre paroi de maintien 55, conférant ainsi dans le plan précité une forme différente entre les parois de maintien 55. Cette différence de forme est ici causée par la longueur plus importante d'une des parties proximales 60 tandis que les parties distales 61 ont la même longueur. [0064] Dans des variantes non représentées, la différence de forme entre les parois de maintien 55 pourrait résulter : [0065] - d'une différence de longueur entre les parties distales 61 et d'une différence de longueur entre les parties proximales 60, [0066] - d'une différence de longueur entre les parties distales 61, les parties proximales 60 ayant la même longueur, [0067] - d'une différence d'angle formé entre partie distale 61 et partie proximale 60 d'une paroi de maintien 55 à l'autre, les parties distales 61 ayant la même longueur d'une paroi de maintien 55 à l'autre et les parties proximales 60 ayant la même longueur d'une paroi de maintien à l'autre, [0068] - de la réalisation sous forme entièrement rectiligne d'une des parois de maintien 55 tandis que l'autre paroi de maintien 55 présente une partie proximale 60 et une partie distale 61 comme mentionné ci-dessus. [0069] On peut choisir, dans le plan précité, pour le rapport entre la taille de l'ouverture 54 et le diamètre du fil d'extrémité 15, 16 une valeur comprise entre 0,5 et 1. [0070] On peut également choisir pour le rapport entre la longueur de la paroi de maintien 8 55 la plus longue et le diamètre du fil d'extrémité une valeur de l'ordre de 1,2, avec une tolérance d'l mm pour cette longueur. [0071] On peut également choisir pour le rapport entre l'épaisseur de la paroi de maintien 55 de plus grande longueur et le diamètre du fil d'extrémité une valeur comprise entre 0,4 et 0,5, avec une tolérance de 1 mm pour cette longueur. [0072] L'invention n'est pas limitée à ce qui vient d'être décrit. [0073] La figure 6 représente, similairement à la figure 2, une variante dans laquelle aucune des parois de maintien 55 ne présente une partie proximale et une partie distale telles que mentionnées ci-dessus. Dans cette variante, chaque paroi de maintien 55 n'est formée que par une seule partie qui est rectiligne entre sa naissance depuis la paroi latérale 52 et son extrémité libre définissant un bord de l'ouverture 54. Cette partie unique peut ou non être dirigée vers l'intérieur du logement 50, faisant par exemple un angle compris entre 10° et 60° vers l'intérieur du logement 50, pour favoriser l'entrée du fil d'extrémité 15, 16 dans le logement 50 et rendre plus difficile la sortie du fil de ce logement. 9 REVENDICATIONS[Revendication 1] Système de maintien (11) pour fil d'extrémité (15, 16) d'enroulement électrique de rotor, le système comprenant un logement (50) pour recevoir le fil, ce logement s'étendant entre deux parois latérales (52) reliées entre elles par une paroi de fond (53) pour le logement (50)*, et ce logement (50) débouchant vers l'extérieur par unc ouverture (54) ménagée entre deux parois de maintien (55), chaque paroi de maintien (55) s'étendant respectivement en saillie depuis une paroi latérale (52) et, dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal (X) du logement (50), les parois de maintien (55) ayant une forme différente l'une de l' autre. [Revendication 2] Système de maintien selon la revendication 1, l'une des parois de maintien (55) s'étendant en saillie depuis une première paroi latérale (52) sur une première longueur et l'autre des parois de maintien (55) s'étendant en saillie depuis une deuxième paroi latérale (52) sur une deuxième longueur, inférieure à la première longueur. [Revendication 3] Système selon l'une des revendications précédentes, chaque paroi de maintien (55) comprenant une partie proximale (60) prenant naissance au niveau d'une paroi latérale (52), et une partie distale (61) dont l'extrémité libre définit un bord de l'ouverture (54), la partie proximale (60) et la partie distale (61) n'étant pas alignées l'une avec l'autre, la partie distale (61) se rapprochant de la paroi de fond (53) du logement lorsque l'on se rapproche de son extrémité libre. [Revendication 4] Système selon la revendication précédente, la longueur de la partie proximale (60) étant différente d'une paroi de maintien (55) à l'autre. [Revendication 5] Système selon la revendication 3 ou 4, pour chaque paroi de maintien (55) et dans un même plan perpendiculaire à l'axe longitudinal (X) du logement (50), la partie proximale (60) et la partie distale (61) s'étendant de façon rectiligne de manière à définir un angle (a) entre elles. [Revendication 6] Système selon la revendication 5, l'angle (a) étant constant d'une paroi de maintien (55) à l'autre et ayant une valeur comprise entre 10° et 60°. [Revendication 7] Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, étant monobloc, étant notamment. réalisé en polymère ou en matériau composite. [Revendication 8] Ensemble comprenant : - le système (11) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 10 [Revendication 9] [Revendication 10] et - un fil d'extrémité d'enroulement (15, 16) électrique de rotor, reçu dans l'ouverture (54) du système. Ensemble selon la revendication 8, le rapport dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal (X) de l'ouverture (54) entre la taille de l'ouverture (54) et le diamètre du fil d'extrémité (15, 16) étant compris entre 0,5 et 1, et/ou, le système étant selon la revendication 2, le rapport entre la première longueur et le diamètre du fil d'extrémité (15, 16) étant supérieur à 1, étant notamment compris entre 1,1 et 13, et/ou le système étant selon la revendication 2, le rapport entre l'épaisseur de la paroi de maintien (55) présentant la première longueur et le diamètre du fil étant compris entre 0,4 et 0,5. Rotor de machine électrique, comprenant : - un arbre, - une première et une seconde roues polaires fixées sur l'arbre, - un enroulement électrique monté via interposition d'un isolant de bobine (27) autour de l'arbre et disposé axialement entre les première et seconde roues polaires, et - au moins un système de maintien (11) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 porté par l'isolant de bobine (27) et maintenant dans le logement (50) un fil d'extrémité de l'enroulement électrique (15, 16).