Brevet FR3128335A1 — publié le 20230421

L’invention concerne une dent de bobinage (10) pour un stator de machine électrique, la dent comportant une face de fixation adaptée à être fixée à un support de fixation du stator et une face libre (23) opposée à la face de fixation, caractérisée en ce que la face libre comporte une rainure de centrage (24) dont la surface présente deux parties convergentes (25A, 25B) vers la face de fixation et qui sont mutuellement symétriques. L’invention concerne en outre un outil de préhension configuré pour saisir une dent de stator selon l’invention, comportant un système de centrage configuré pour établir, en deux endroits de la rainure espacés longitudinalement, un double contact ponctuel et symétrique comprenant un point de contact sur chacune des parties convergentes. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un stator pour machine électrique. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Dent de bobinage pour stator de machine électrique, outil de préhension d’une telle dent et procédé de fabrication d’un stator de machine électrique. Domaine technique de l'invention La présente invention concerne de manière générale le domaine des machines électriques. Elle concerne plus particulièrement une dent de bobinage pour un stator de machine électrique, un outil de préhension d’une telle dent et un procédé de fabrication d’un stator pour machine électrique comportant une pluralité de dents de bobinage selon l’invention. L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la réalisation de machines électriques à flux axial, bien qu’elle soit également compatible avec les machines électriques à flux radial. Etat de la technique Un véhicule automobile électrique ou hybride comporte un groupe motopropulseur qui comprend une machine électrique. La machine électrique comporte un rotor qui fait tourner un arbre de sortie, lequel est connecté aux roues motrices du véhicule. A titre d’exemple, la machine électrique peut être du type à flux axial et comporter un carter qui loge un rotor flanqué de deux stators. Le rotor, en forme de disque, comporte une pluralité d’aimants tandis que les deux stators comportent une pluralité de dents supportant des bobines de fils électriquement conducteurs. Les stators sont alors légèrement écartés de part et d’autre du rotor pour éviter tout frottement lorsque le rotor tourne. Ainsi, de chaque côté du rotor se trouve un espace appelé « entrefer ». La performance de la machine électrique dépend de la valeur de ces entrefers (elle doit être minime), de leurs constances tout autour de l’axe de rotation du rotor, et de la symétrie de ces entrefers de part et d’autre du rotor. L’entrefer est constitué non seulement de la distance entre les dents et les aimants, mais aussi du jeu entre deux dents voisines du stator mesuré dans la direction tangentielle. Bien que l’entrefer lié au jeu entre deux dents soient moins important que l’entrefer entre les dents et les aimants, il impacte significativement les performances de la machine. La moindre erreur de géométrie a des conséquences sur les performances du moteur et sur sa durée de vie. Par exemple, on comprend qu’une différence de valeurs entre les espaces séparant les dents génère une variation cyclique de l’entrefer qui entraîne une fatigue des matériaux composant la machine électrique. Il convient également que les dents soient positionnées par rapport aux aimants de façon que chaque dent baigne entièrement dans le champ magnétique afin d’éviter une perte de performance de la machine ou une fatigue des matériaux. Ces problèmes sont inhérents au concept même de machine électrique à flux axial. Il convient donc de s’assurer que les stators soient bien assemblés de façon à minimiser et homogénéiser l’entrefer. Le problème majeur qui se pose alors concerne le positionnement des dents autour desquelles sont enroulées les bobines de fils électriques. En effet, les méthodes de positionnement existantes ne sont pas assez précises et peuvent entraîner des écarts trop importants entre les dents voisines ou un entrefer qui varie sensiblement d’un couple de dents voisines à l’autre. Présentation de l'invention Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose de positionner les dents du stator à l’aide d’une rainure de centrage ménagée dans les dents. Plus particulièrement, on propose selon l’invention une dent de bobinage pour un stator de machine électrique, la dent comportant une face de fixation adaptée à être fixée à un support de fixation du stator, par exemple à une platine ou directement au carter, et une face libre opposée à la face de fixation, dans lequel la face libre comporte une rainure de centrage dont la surface présente deux parties convergentes vers la face de fixation et qui sont mutuellement symétriques. Par « convergentes », il est entendu ici que tout plan tangent à la surface de l’une quelconque des parties convergentes est sécant à tout plan tangent à la surface de l’autre partie convergente, selon une droite située entre la face libre et la face de fixation, ou au-delà de la face de fixation (à l’opposé de la face libre). Si les parties convergentes sont des surfaces planes, alors les plans qui contiennent ces surfaces planes sont confondus avec les plans tangents à ces surfaces. La rainure de centrage de la dent selon l’invention permet avantageusement un repérage plus précis de la position de la dent. Il permet en outre un meilleur positionnement de l’outil de préhension par rapport à la dent, notamment lors d’un procédé de fabrication d’un stator pour machine électrique, et permet en outre une fabrication plus aisée de la dent elle-même, comme il sera vu ci-après. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de la dent de bobinage conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - les deux parties convergentes présentent un plan de symétrie qui est confondu avec un plan de symétrie de la dent et qui est orthogonal à la face de fixation. - les parties convergentes sont planes et la rainure présente une section transversale uniforme en forme de V. L’invention concerne aussi un outil de préhension configuré pour saisir une dent de bobinage selon l’invention, comportant un corps qui présente une face de contact adaptée à venir au contact de la face libre de la dent, et un système de centrage dont une partie s’étend en saillie de la face de contact et qui est configuré pour établir, en au moins deux endroits de la rainure espacés longitudinalement, un double contact ponctuel et symétrique comprenant un point de contact sur chacune des parties convergentes. Ainsi, grâce à l’établissement des doubles contacts ponctuels dans la rainure qui permettent d’établir une liaison isostatique entre la dent et l’outil de préhension, sans jeu ou avec un jeu très réduit, la précision du positionnement de la dent par rapport à l’outil est améliorée. Dès lors, il est possible d’assembler le stator en positionnant les dents les unes par rapport aux autres avec une grande précision, ce qui permet d’obtenir une machine électrique ayant de très bonnes performances. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’outil de préhension conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - le système de centrage comporte deux doigts de centrage qui s’étendent orthogonalement au plan contenant la face de contact. - les deux doigts de centrage comportent chacun une butée hémisphérique, configurée pour établir le double contact ponctuel et un ressort de rappel de la butée hémisphérique en saillie de la face de contact. - chaque doigt de centrage s’étend au travers du plan contenant la face de contact, depuis un logement ménagé dans le corps de l’outil de préhension et avec lequel le doigt de centrage établit une liaison glissière. - chaque doigt de centrage comporte, à l’opposé de sa butée hémisphérique, une butée et il est prévu un moyen d’amortissement interposé entre la butée et une partie du corps de l’outil de préhension. L’invention porte aussi sur un procédé de fabrication d’un stator pour machine électrique comprenant une opération de positionnement, d’une pluralité de dents selon l’invention sur un support de fixation à l’aide d’un outil de préhension selon l’invention. Grâce aux avantages susmentionnés de la dent et de l’outil selon l’invention, la précision du positionnement de la dent sur le support de fixation est améliorée. Selon un mode de mise en œuvre, le procédé comporte une opération de fabrication d’une dent selon l’invention qui comporte une étape d’empilement de feuilles métalliques (autrement appelée tôles) comportant chacune une encoche, les feuilles métalliques étant empilées de façon que les encoches se placent en butée contre un guide de centrage et forment ensemble la rainure de centrage. L’emploi d’un guide de centrage contre lequel les encoches viennent en butée permet avantageusement d’améliorer la précision du positionnement des feuilles métalliques les unes par rapport aux autres. 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. Dent de bobinage (10) pour un stator (3A, 3B) de machine électrique (1), la dent (10) comportant une face de fixation adaptée à être fixée à un support de fixation du stator (3A, 3B) et une face libre (23) opposée à la face de fixation, caractérisée en ce que la face libre (23) comporte une rainure de centrage (24) dont la surface présente deux parties convergentes (25A, 25B) vers la face de fixation qui sont mutuellement symétriques. Dent de bobinage (10) selon la revendication 1, dans laquelle les deux parties convergentes (25A, 25B) présentent un plan de symétrie qui est confondu avec un plan de symétrie de la dent (10) et qui est orthogonal à la face de fixation. Dent de bobinage (10) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les parties convergentes (25A, 25B) sont planes et la rainure (24) présente une section transversale uniforme en forme de V. Outil de préhension (26) configuré pour saisir une dent de bobinage (10) de stator selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comportant un corps qui présente une face de contact (27) adaptée à venir au contact avec la face libre (23) de la dent (10), et un système de centrage dont une partie s’étend en saillie de la face de contact et qui est configuré pour établir, en au moins deux endroits de la rainure (24) espacés longitudinalement, un double contact ponctuel et symétrique comprenant un point de contact sur chacune des parties convergentes (25A, 25B). Outil de préhension (26) selon la revendication 4, dans lequel le système de centrage comporte deux doigts de centrage (35A, 35B) qui s’étendent orthogonalement au plan contenant la face de contact (27). Outil de préhension (26) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel les deux doigts de centrage (35A, 35B) comportent chacun une butée hémisphérique (36A, 36B) configurée pour établir le double contact ponctuel et un ressort de rappel (44) de la butée hémisphérique (36A, 36B) en saillie de la face de contact (27). Outil de préhension (26) selon la revendication 6, dans lequel chaque doigt de centrage (35A, 35B) s’étend au travers du plan contenant la face de contact (27), depuis un logement (37) ménagé dans le corps de l’outil de préhension (26) et avec lequel le doigt de centrage (35A, 35B) établit une liaison glissière. Outil de préhension (26) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel chaque doigt de centrage (35A, 35B) comporte, à l’opposé de sa butée hémisphérique (36A, 36B), une butée (38A) et dans lequel il est prévu un moyen d’amortissement (42) interposé entre la butée (38A) et une partie du corps de l’outil de préhension (26). Procédé de fabrication d’un stator pour machine électrique comprenant une opération de positionnement d’une pluralité de dents (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 sur un support de fixation à l’aide d’un outil de préhension (26) selon l’une quelconque des revendications 4 à 8. Procédé selon la revendication 9, comportant une opération de fabrication d’une dent (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, qui comporte une étape d’empilement de feuilles métalliques comportant chacune une encoche, les feuilles métalliques étant empilées de façon que les encoches se placent en butée contre un guide de centrage et forment ensemble la rainure de centrage.