Brevet FR3127087A1 — publié le 20230317

L’invention concerne un guide de bobinage pour rotor de machine électrique, comprenant : - une embase sensiblement circulaire autour d’un axe longitudinal, - des dents (12) qui s’élèvent radialement à partir de l’embase, et - des têtes (13) qui s’étendent aux extrémités libres des dents et qui débordent des dents, en porte-à-faux. Selon l’invention, au moins une desdites têtes présente une face intérieure (14) tournée vers l’embase comportant une portion principale (141) plane qui est inclinée d’un premier angle strictement supérieur à 0 degré par rapport à l’axe longitudinal, et des nervures (142) qui s’étendent en saillie de la portion principale et dont les sommets (142A) sont plats et inclinés par rapport à l’axe longitudinal d’un second angle (β) compris entre zéro degré et le premier angle. Figure pour l’abrégé : Fig.2 Guide de bobinage pour rotor de machine électrique Domaine technique de l'invention La présente invention concerne de manière générale les machines électriques. Elle concerne plus particulièrement un guide de bobinage pour rotor de machine électrique, comprenant : - une embase sensiblement circulaire autour d’un axe longitudinal, - des dents qui s’élèvent radialement à partir de l’embase, et - des têtes qui s’étendent aux extrémités libres des dents et qui débordent des dents, en porte-à-faux. Elle concerne également un rotor comprenant un tel guide de bobinage, une machine électrique comprenant un tel rotor et un véhicule automobile comprenant une telle machine électrique. L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la réalisation de machines électriques synchrones à rotor bobiné, et notamment de moteurs de traction pour véhicules automobiles. Etat de la technique Une machine électrique telle qu’un moteur comprend généralement un rotor et un stator. Le rotor est une pièce mobile qui tourne, alors que le stator est une pièce fixe. La vitesse de rotation d’un rotor dans un moteur de traction de véhicule automobile dépasse les 10 000 tours par minute, ce qui génère de fortes contraintes mécaniques. Un rotor de type bobiné permettant de résister à de telles contraintes est décrit par exemple dans le document WO2020020551. Dans ce document, le rotor comporte un arbre qui tourne autour de son axe, et un empilement de tôles montées coaxialement sur l’arbre. Ces tôles forment un châssis qui comprend un corps tubulaire et des pôles magnétiques qui s’étendent en saillie radiale par rapport à ce corps. Un bobinage de fil électrique est alors prévu pour être enroulé autour de chaque pôle. Pour faciliter l’enroulement automatique de ce fil électrique autour de chaque pôle, il est prévu, à chaque extrémité de la superposition de tôles, un guide de bobinage. Ces guides comportent chacun une embase circulaire (s’étendant dans le prolongement du corps tubulaire), des dents qui s’élèvent à partir de l’embase circulaire (dans le prolongement des pôles) et qui portent chacune une tête en porte-à-faux. Le fil électrique est prévu pour s’enrouler autour de chaque dent et du pôle correspondant. Les têtes facilitent le bobinage du fil électrique et elles permettent de retenir radialement les bobinages lorsque le rotor tourne. Les formes des guides de bobinage sont conçues de telle sorte que le fil électrique puisse être bobiné automatiquement autour des pôles et des dents, en se positionnant correctement. En règle générale, l’idée consiste à enrouler le fil électrique de façon à ce que les spires se positionnent côte-à-côte dans tout l’espace qui leur est alloué, et se superposent sur plusieurs couches. Ainsi, l’arrangement des spires est conditionné par la dimension radiale de l’espace alloué, lequel est délimité entre la tête et l’embase de chaque dent du guide de bobinage. L’idéal serait que cette dimension radiale soit constante dans tout l’espace alloué, pour que les couches de spires disposent toutes du même espace pour se ranger. Cet objectif n’est actuellement pas rempli lorsque le guide de bobinage est réalisé en matière plastique par une opération d’injection. Une telle méthode de fabrication par injection s’opère en effet à l’aide de moules dont les formes doivent être conçues pour permettre le démoulage des guides de bobinage. Pour cela, aucune face du guide de bobinage n’est d’équerre, ce qui empêcherait sinon ce démoulage. Les faces des têtes des guides de bobinage actuellement connus sont au contraire légèrement inclinées pour assurer ce démoulage, on parle à ce sujet d’angle de dépouille. Malheureusement, ces angles, quoique réduits, génèrent des défauts d’enroulement du fil électrique. En effet, l’angle de dépouille provoque un élargissement de l’espace de réception du fil électrique, si bien qu’on constate que les spires de fil électrique se superposent de façon aléatoire dans l’espace qui leur est alloué. On comprend que tout décalage des spires entraîne ensuite une réduction des performances de la machine électrique. Présentation de l'invention Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose non pas de réaliser les guides de bobinage au moyen d’une autre méthode de fabrication, mais plutôt de concevoir des guides de manière à prendre en considération le défaut précité de la méthode de fabrication par injection. Plus particulièrement, on propose selon l’invention un guide de bobinage tel que défini dans l’introduction, dans lequel il est prévu qu’au moins une des têtes présente une face intérieure qui est tournée vers l’embase et qui comprend : - une portion principale plane qui est inclinée d’un premier angle (de dépouille) strictement supérieur à 0 degré par rapport à l’axe longitudinal, et - des nervures qui s’étendent en saillie de la portion principale et dont les sommets sont plats et inclinés par rapport à l’axe longitudinal d’un second angle compris dans un intervalle dont la borne inférieure, incluse dans l’intervalle, est de zéro degré et dont la borne supérieure, exclue de l’intervalle, est égal au premier angle. Ainsi, l’idée consiste à réduire très localement l’angle de dépouille nécessaire au démoulage au niveau de petites surfaces étroites (les sommets des nervures) sur lesquelles le fil électrique pourra s’appuyer, tout en laissant la majeur partie de la face intérieure de cette tête inclinée avec un angle de dépouille suffisant pour permettre le démoulage de la pièce. En d’autres termes, grâce à l’invention, les nervures de petites dimensions ne présentent pas ou peu d’angle de dépouille, mais présentent des dimensions suffisamment petites pour ne pas former obstacle au démoulage. Grâce à ces nervures, l’espace de bobinage délimité entre l’embase et les sommets de ces nervures présente une largeur constante, ce qui assure un meilleur rangement des spires de fil électrique. D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du guide de bobinage conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - le premier angle est supérieur à 1 degré, et il est de préférence compris entre 1,5 et 2,5 degrés ; - le second angle est inférieur à 0,5 degré, et de préférence compris entre 0 et 0,2 degré ; - la tête s’étendant d’un côté de la dent et présentant un premier bord rattaché à la dent et un second bord libre opposé, lesdites nervures s’étendent en longueur, pour au moins une partie d’entre elles, depuis le premier bord en direction du second bord ; - lesdites nervures présentent une épaisseur qui est sensiblement nulle au niveau du premier bord ; - lesdites nervures s’étendent parallèlement les unes aux autres ; - lesdites nervures sont distantes entre elles d’un écart inférieur à trois fois le diamètre du fil électrique à bobiner autour de la dent ; - il est prévu des butées qui s’élèvent à partir de l’embase, sensiblement en parallèle des têtes pour délimiter avec celles-ci des espaces d’enroulement d’un fil électrique ; - au moins une desdites butées présente une face extérieure comportant une portion principale qui est inclinée d’un troisième angle strictement supérieur à 0 degré par rapport à l’axe longitudinal, et au moins une nervure qui s’étend en saillie de la portion principale et dont le sommet est plat et incliné par rapport à l’axe longitudinal d’un quatrième angle compris entre zéro degré inclus et le troisième angle exclu. L’invention concerne également un rotor pour machine électrique comprenant un châssis qui comporte : - répartis autour d’un axe longitudinal, des éléments à pôles magnétiques séparés deux à deux par des gorges, - à au moins une de ses extrémités, un guide de bobinage tel que précité, dont les dents s’étendent dans le prolongement des éléments à pôles magnétiques, et - une bobine de fil électrique conducteur enroulée autour de chaque élément à pôles magnétiques et de la dent correspondante. Elle concerne aussi une machine électrique comprenant un stator et un rotor tel que précité. Elle concerne enfin un véhicule automobile comportant des roues et un groupe motopropulseur pour entraîner en rotation une partie au moins desdites roues, qui comporte une machine électrique telle que précité. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. Guide de bobinage (10) pour rotor de machine électrique, comprenant : - une embase (11) sensiblement circulaire autour d’un axe longitudinal (A1), - des dents (12) qui s’élèvent radialement à partir de l’embase (11), et - des têtes (13) qui s’étendent aux extrémités libres des dents (12) et qui débordent des dents (12), en porte-à-faux, caractérisé en ce que au moins une desdites têtes (13) présente une face intérieure (14) qui est tournée vers l’embase (11) et qui comporte : - une portion principale (141) plane inclinée d’un premier angle (α) strictement supérieur à 0 degré par rapport à l’axe longitudinal (A1), et - des nervures (142) qui s’étendent en saillie de la portion principale (141) et dont les sommets (142A) sont plats et inclinés par rapport à l’axe longitudinal (A1) d’un second angle (β) compris entre zéro degré inclus et le premier angle (α) exclu. Guide de bobinage (10) selon la revendication précédente, dans lequel le premier angle (α) est supérieur à 1 degré, et de préférence compris entre 1,5 et 2,5 degrés. Guide de bobinage (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le second angle (β) est inférieur à 0,5 degré, et de préférence compris entre 0 et 0,2 degré. Guide de bobinage (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la tête (13) s’étendant d’un côté de la dent (12) et présentant un premier bord (143) rattaché à la dent (12) et un second bord (144) libre opposé, lesdites nervures (142) s’étendent en longueur, pour au moins une partie d’entre elles, depuis le premier bord (143) en direction du second bord (144). Guide de bobinage (10) selon la revendication précédente, dans lequel lesdites nervures (142) présentent une épaisseur sensiblement nulle au niveau du premier bord (143). Guide de bobinage (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel lesdites nervures (142) s’étendent parallèlement les unes aux autres. Guide de bobinage (10) selon la revendication précédente, dans lequel lesdites nervures (142) sont distantes entre elles d’un écart inférieur à trois fois le diamètre d’un fil électrique à bobiner autour de la dent (12). Guide de bobinage (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il est prévu des butées (18) qui s’élèvent à partir de l’embase (11), sensiblement en parallèle des têtes (13) pour délimiter avec celles-ci des espaces d’enroulement d’un fil électrique, et dans lequel au moins une desdites butées (18) présente une face extérieure comportant un côté (181) qui est incliné d’un troisième angle (δ) strictement supérieur à 0 degré par rapport à l’axe longitudinal (A1), et au moins une nervure (182) qui s’étend en saillie de ce côté (181) et dont le sommet est plat et incliné par rapport à l’axe longitudinal (A1) d’un quatrième angle (ε) compris entre zéro degré inclus et le troisième angle exclu. Rotor (1) pour machine électrique comprenant un châssis (1A) qui comporte, répartis autour d’un axe longitudinal (A1), des éléments à pôles magnétiques (3) séparés deux à deux par des gorges (4), caractérisé en ce que le châssis (1A) comporte, à au moins une de ses extrémités, un guide de bobinage (10) conforme à l’une des revendications précédentes, dont les dents (12) s’étendent dans le prolongement des éléments à pôles magnétiques (3), et en ce qu’il comporte une bobine (20) de fil électrique conducteur enroulée autour de chaque élément à pôles magnétiques (3) et de la dent (12) correspondante. Machine électrique comprenant un stator, caractérisé en ce qu’il comporte un rotor (1) conforme à la revendication précédente. Véhicule automobile comportant des roues et un groupe motopropulseur pour entraîner en rotation une partie au moins desdites roues, caractérisé en ce que le groupe motopropulseur comporte une machine électrique conforme à la revendication précédente.