Brevet FR3150363A1 — publié le 20241227

Stator (24) pour machine électrique à flux axial, du type comprenant des enroulements (26) de conducteurs électriques agencés autour de masses ferromagnétiques de guidage de champ magnétique, appelées dents (28). Chaque dent (28) a une forme générale de prisme comprenant deux bases isométriques (FB) reliées par des faces latérales (FA, FE). Les bases isométriques (FB) de chaque dent (28) sont formées par des faces radiales de la dent (28). Figure pour l’abrégé : figure 2 Dent perfectionnée pour stator de machine électrique à flux axial L’invention concerne le domaine des machines électriques à flux axial, plus particulièrement un stator pour machine électrique à flux axial. Une machine électrique à flux axial comprend au moins un rotor destiné à tourner par rapport à un stator de manière que les lignes de champ magnétique entre le rotor et le stator soient parallèles à l’axe de rotation du rotor. Ce type de machine électrique est de plus en plus utilisé dans les véhicules automobiles électriques, notamment pour former un moteur d’entraînement du véhicule ou d’un équipement de ce véhicule. On connaît déjà dans l’état de la technique un stator pour machine électrique à flux axial comprenant des enroulements de conducteurs électriques agencés autour de masses ferromagnétiques de guidage de champ magnétique, appelées dents. Chaque dent a sensiblement une forme générale de prisme comprenant deux bases isométriques reliées par des faces latérales. On rappellera que deux figures planes ou deux faces sont dites isométriques lorsque l’une d’elles (dite « image ») est le résultat d’une ou de plusieurs transformations géométriques à partir de l’autre (dite « initiale »), ces transformations géométriques étant choisies parmi une translation, une rotation et une réflexion. Ainsi, un prisme est un solide délimité par des bases isométriques reliées entre elles par des faces latérales. Les dents d’un stator de machine électrique à flux axial ont sensiblement des formes générales de prisme, les faces ou bases de ces dents ne formant pas nécessairement des polygones parfaits. Dans ce qui suit, on qualifiera d’« axiale » une face ou base de dent perpendiculaire à l’axe de rotation du rotor, de « radiale » une face ou base de dent perpendiculaire à un rayon s’étendant à partir de l’axe de rotation du rotor, et « d’encoche » une face ou base de dent délimitant l’encoche formée par l’espace angulaire entre deux dents. Ainsi, dans l’état de la technique, d’une part, les bases isométriques délimitant une dent sont formées par deux faces axiales de la dent. D’autre part, les faces latérales de la dent comprennent deux faces d’encoche qui divergent l’une par rapport à l’autre en s’éloignant de l’axe de rotation du rotor, ces faces d’encoche reliant une petite face radiale de la dent, radialement interne, à une grande face radiale de la dent, radialement externe. Cette forme des dents limite l’encoche formée par l’espace angulaire entre deux dents successives. Cependant, pour optimiser le flux magnétique traversant une dent, cette dernière est habituellement formée par un ensemble de plaques jointives en matériau ferromagnétique. Ainsi une dent peut être formée par plusieurs dizaines de plaques ferromagnétiques, par exemple quatre-vingt. Ces plaques ferromagnétiques sont agencées de façon que leurs faces soient sensiblement parallèles aux lignes de champ magnétique traversant la dent. Ainsi, les plaques ferromagnétiques sont agencées face contre face, en général par empilement dans une direction radiale. Or, pour obtenir une dent à faces d’encoche divergentes comme évoqué plus haut, par empilement radial de plaques ferromagnétiques, il faut utiliser des plaques ferromagnétiques de dimensions évolutives, de façon que les faces des plaques radialement externes soient plus grandes que les faces des plaques radialement internes. Cela oblige donc d’utiliser de nombreuses plaques ferromagnétiques de dimensions différentes pour fabriquer les dents d’un stator de machine à flux axial. Cette hétérogénéité de dimensions des plaques ferromagnétiques complexifie la fabrication du stator et augmente son coût de fabrication. L'invention a notamment pour but de simplifier la fabrication des dents d’un stator de machine à flux axial. A cet effet l’invention a pour objet un stator pour machine électrique à flux axial, du type comprenant des enroulements de conducteurs électriques agencés autour de masses ferromagnétiques de guidage de champ magnétique, appelées dents, chaque dent ayant une forme générale de prisme comprenant deux bases isométriques reliées par des faces latérales. Les bases isométriques de chaque dent sont formées par des faces radiales de la dent. Du fait que les bases isométriques de chaque dent sont formées par des faces radiales de la dent, cette dent peut être fabriquée par un empilement radial de plaques dont toutes les faces, notamment celles formant les bases, sont isométriques. On peut ainsi utiliser des plaques ayant toutes les mêmes dimensions pour former l’ensemble des dents du stator. L’homogénéité des dimensions des plaques simplifie la fabrication des dents du stator et donc réduit les coûts de fabrication de ce stator. On énoncera ci-dessous d’autres caractéristiques optionnelles de l’invention. Les bases isométriques d’au moins une dent sont sensiblement rectangulaires. Cette forme est très simple à réaliser. Les bases isométriques d’au moins une dent ont chacune un contour périphérique comportant deux côtés opposés, dits axiaux, participant à la délimitation de deux faces axiales opposées de la dent, deux côtés opposés, dits d’encoche, participant à la délimitation de deux faces d’encoche opposées de la dent, les côtés d’encoche étant reliés aux côtés axiaux par des parties de transition du contour périphérique de façon que les deux faces d’encoche opposées de la dent délimitent un enfoncement dans la forme générale de prisme de la dent. Ainsi, les enfoncements ménagés dans une dent forment avantageusement des logements pour l’enroulement associé à la dent portant cet enroulement ce qui optimise le maintien de l’enroulement sur la dent. La forme générale de prisme d’au moins une dent est choisie parmi un prisme droit et un prisme oblique. Ainsi, on peut réaliser des dents prismatiques suivant diverses formes. Les dents sont portées par une couronne formant culasse de support de façon à porter chacune au moins un enroulement. Chaque dent porte deux enroulements s’étendant axialement respectivement de part et d’autre de la culasse. Le stator comprend au moins une gaine électriquement isolante intercalée entre au moins une dent, dite dent isolée, et l’enroulement entourant cette dent isolée, dit enroulement isolé, la gaine isolante comprenant des prolongements à chacune de ses extrémités axiales repliés sur l’enroulement isolé sensiblement parallèlement aux faces axiales de la dent isolée. Ainsi, avant montage d’un enroulement sur une dent, on peut agencer la gaine isolante à l’intérieur de l’enroulement puis emboîter l’ensemble formé par l’enroulement et la gaine isolante autour d’une dent correspondante. Ainsi, le montage de l’enroulement et de la gaine sur la dent est très simple à réaliser. Les plaques ferromagnétiques comprennent chacune un orifice de passage d’un moyen de fixation des plaques entre elles, par exemple un rivet, une vis ou une broche, les orifices de passage ménagés dans les plaques ferromagnétiques étant alignés entre eux. Au moins une dent comprend des plaques jointives en matériau ferromagnétique. Les bases isométriques d’au moins une dent ont chacune un contour périphérique comportant deux côtés opposés, dits axiaux, participant à la délimitation de deux faces axiales opposées de la dent, les côtés axiaux du contour périphérique comportant une échancrure destinée à coopérer avec un organe complémentaire de positionnement des plaques pour optimiser leur alignement. Les faces des plaques jointives en matériau ferromagnétique d’au moins une dent sont sensiblement parallèles aux faces radiales de cette dent. Les faces des plaques jointives en matériau ferromagnétique d’au moins une dent sont sensiblement parallèles aux faces d’encoche de cette dent. L’invention a également pour objet une machine électrique à flux axial comprenant au moins un stator tel que défini plus haut. Brève description des figures L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : est une vue en perspective d’une machine à flux axial selon l’invention comportant un stator selon un premier mode de réalisation ; est une vue de face du stator de la machine à flux axial de la ; est une vue en perspective d’une dent du stator de la ; est une vue en perspective d’un enroulement de conducteur électrique destiné à être agencé autour de la dent de la ; est une vue de face d’une première variante de réalisation de la dent représentée à la figures 3 ; est une vue de face d’une deuxième variante de réalisation de la dent représentée à la figures 3 ; est une vue en perspective d’une troisième variante de réalisation de la dent représentée à la figures 3 ; est une vue en perspective d’une quatrième variante de réalisation de la dent représentée à la figures 3 ; est une vue en perspective d’une cinquième variante de réalisation de la dent représentée à la figures 3 ; est une vue en perspective d’une sixième variante de réalisation de la dent représentée à la figures 3 ; est une vue partielle en perspective d’un stator selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ; et est une vue partielle en perspective d’un stator selon un troisième mode de réalisation de l’invention. Description détaillée On a représenté sur la une machine électrique à flux axial selon un premier mode de réalisation de l’invention, désignée par la référence générale 20. Cette machine 20 est destinée, dans l’exemple décrit, à former un moteur d’entraînement d’un véhicule automobile. La machine 20 pourrait également être utilisée pour l’entraînement d’un équipement de véhicule automobile. La machine électrique 20 comprend au moins un rotor 22 destiné à tourner par rapport à un stator 24 de manière que les lignes de champ magnétique entre chaque rotor 22 et le stator 24 soient parallèles à l’axe X de rotation de chaque rotor 22. Dans le mode de réalisation illustré sur la , la machine électrique 20 comprend deux rotors 22 entre lesquels est intercalé axialement le stator 24. En se référant à particulier à la , on voit que le stator 24 comprend des enroulements 26 de conducteurs électriques agencés autour de masses ferromagnétiques de guidage de champ magnétique. Dans ce qui suit, ces masses ferromagnétiques sont appelées dents 28. Les dents 28 sont agencées circonférentiellement autour de l’axe X de rotation des rotors 22. Comme on peut le voir plus en détail sur la , chaque dent 28 du stator 24 a une forme générale de prisme comprenant deux bases isométriques FB reliées par quatre faces latérales, à savoir deux faces latérales axiales opposées FA et deux faces latérales d’encoche opposées FE, conformément aux définitions précisées plus haut. Ainsi, les bases isométriques FB de chaque dent 28 sont formées par deux faces radiales opposées de la dent 28, conformément à la définition précisée plus haut. On notera que les bases isométriques FB de la dent 28 représentée sur la sont sensiblement rectangulaires, le prisme formé par la dent 28 étant droit. Dans l’exemple illustré sur la , toutes les dents 28 ont une forme générale de prisme droit, et les bases isométriques FB de toutes les dents sont sensiblement rectangulaires. En se référant à nouveau à la , on voit qu’au moins une dent 28 du stator 24 comprend des plaques jointives 30 en matériau ferromagnétique. De préférence, comme dans l’exemple illustré, chaque dent 28 du stator 24 comprend des plaques jointives 30. Dans l’exemple illustré sur la , les faces des plaques jointives 30 de la dent 28 sont sensiblement parallèles aux faces radiales de cette dent 28, c’est-à-dire aux bases isométriques FB de la dent 28. Conformément à un autre exemple non illustré, les faces des plaques jointives 30 d’au moins une dent 28 sont sensiblement parallèles aux faces d’encoche FE de cette dent 28. Dans l’exemple illustré, les faces des plaques jointives 30 de toutes les dents 28 du stator 24 sont sensiblement parallèles aux faces radiales des dents 28 correspondantes, c’est-à-dire aux bases isométriques FB des dents 28 correspondantes. Le cas échéant, il est possible de prévoir sur le stator 24 des dents 28 d’un premier type dont les plaques jointives 30 sont sensiblement parallèles aux faces radiales des dents 28 correspondantes, c’est-à-dire aux bases isométriques FB des dents 28 correspondantes, et des dents 28 d’un deuxième type dont les plaques jointives 30 sont sensiblement parallèles aux faces d’encoche des dents 28 correspondantes. Ainsi, on pourrait prévoir sur le stator 24 des dents 28 du premier type alternant circonférenciellement avec des dents 28 du deuxième type. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 4, le stator 24 comprend au moins une gaine électriquement isolante 32, en matériau classique, intercalée entre au moins une dent, dite dent isolée 28, et l’enroulement entourant cette dent isolée 28, dit enroulement isolé 26. De préférence, comme cela est représenté sur la , chaque dent 28 du stator 24 est isolée de son enroulement correspondant 26 par une gaine isolante 32. En se référant plus particulièrement à la , on voit que chaque gaine isolante 32 comprend des prolongements 32P à chacune de ses extrémités axiales repliés sur l’enroulement isolé 26 correspondant sensiblement parallèlement aux faces axiales FA de la dent isolée 28 correspondante. Dans les variantes et autres modes de réalisation que l’on décrira ci-dessous, les éléments analogues sont désignés par des références identiques. On a représenté sur la une des bases isométriques FB d’une dent 28 selon une première variante de réalisation. Dans cette première variante de réalisation, les deux bases isométriques FB de la dent 28 ont chacune un contour périphérique comportant deux côtés opposés, dits axiaux FBA, participant à la délimitation de deux faces axiales opposées FA de la dent 28. Ce contour périphérique comporte également deux côtés opposés, dits d’encoche FBE, participant à la délimitation de deux faces d’encoche opposées FE de la dent 28. Les côtés d’encoche FBE sont reliés aux côtés axiaux FBA par des parties de transition du contour périphérique, formant des congés 34, de façon que les deux faces d’encoche FE opposées de la dent 28 délimitent un enfoncement 36 dans la forme générale de prisme de la dent 28. On a représenté sur la une des bases isométriques FB d’une dent 28 selon une deuxième variante de réalisation. Cette deuxième variante de réalisation de la dent 28 diffère de la première variante de réalisation de cette dent 28 en ce que les parties de transition du contour périphérique forme des biseaux 38. Les enfoncements 36, délimités par les congés 34 ou les biseaux 38, forment avantageusement des logements pour l’enroulement 26 associé à la dent 28 portant cet enroulement 26 optimisant le maintien de l’enroulement 26 sur la dent 28. On a représenté sur la une dent 28 selon une troisième variante de réalisation. Cette troisième variante de réalisation de la dent 28 diffère de la deuxième variante de réalisation de cette dent 28 en ce que les plaques jointives 30 comprennent chacune un orifice 40 de passage d’un moyen de fixation des plaques entre elles. Les orifices 40 ménagés dans les plaques 30 sont alignés entre eux de façon à permettre le passage d’un moyen de fixation tel qu’un un rivet, une vis ou une broche permettant la fixation des plaques 30 entre elles, mais également, le cas échéant, de la dent 28 sur un support. On a représenté sur la une dent 28 selon une quatrième variante de réalisation. Cette quatrième variante de réalisation de la dent 28 diffère de la deuxième variante de réalisation de cette dent 28 (illustrée sur la ) en ce que les côtés axiaux FBA du contour périphérique des bases FB comportent une échancrure 42 destinée à coopérer avec un organe complémentaire (non représenté) pour le positionnement des plaques 30 de façon à optimiser leur alignement. Dans cette quatrième variante de réalisation de la dent 28, l’échancrure 42 à une forme polygonale. Par contre, dans la cinquième variante de réalisation de la dent 28, représentée sur la , l’échancrure 42 a une forme semi-circulaire. On a représenté sur la une dent 28 selon une sixième variante de réalisation. Cette sixième variante de réalisation de la dent 28 diffère de la dent 28 illustrée sur la en ce que le prisme formé par la dent 28 est, dans ce cas, oblique. On a représenté sur la un stator 24 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Dans ce cas, les dents 28 sont portées par une couronne formant culasse 44 de support de façon à porter chacune au moins un enroulement (non représenté). Dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention, chaque dent 28 porte deux enroulements (non représentés) s’étendant axialement respectivement de part et d’autre de la culasse 44. Par contre, dans le troisième mode de réalisation du stator 24 selon l’invention, représenté sur la , chaque dent 28 porte un seul enroulement (non représenté). L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Il est notamment possible de prévoir sur le stator 24 des dents 28 selon une des variantes telles que décrites ci-dessus alternant circonférentiellement avec des dents 28 d’une autre variante parmi celles décrites ci-dessus. Liste des références : 20 : machine électrique 22 : rotor 24 : stator 26 : enroulement de conducteur électrique 28 : dent 30 : plaques jointives en matériau ferromagnétique 32 : gaine électriquement isolante 32P : prolongements de la gaine 34 : congé 36 : enfoncement 38 : biseau 40 : orifice de passage d’un moyen de fixation 42 : échancrure 44 : culasse FA : faces latérales axiales opposées FB : bases isométriques FE : faces latérales d’encoche opposées FBA : côtés opposés axiaux du contour périphérique des bases isométriques FBE : côtés opposés d’encoche du contour périphérique des bases isométriques X : axe de rotation de rotor Stator (24) pour machine électrique à flux axial, du type comprenant des enroulements (26) de conducteurs électriques agencés autour de masses ferromagnétiques de guidage de champ magnétique, appelées dents (28), chaque dent (28) ayant une forme générale de prisme comprenant deux bases isométriques (FB) reliées par des faces latérales (FA, FE), caractérisé en ce que les bases isométriques (FB)de chaque dent (28) sont formées par des faces radiales de la dent (28). Stator (24) selon la revendication 1, dans lequel les bases isométriques (FB) d’au moins une dent (28) sont sensiblement rectangulaires. Stator (24) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les bases isométriques (FB) d’au moins une dent (28) ont chacune un contour périphérique comportant deux côtés opposés, dits axiaux (FBA), participant à la délimitation de deux faces axiales (FA) opposées de la dent (28), deux côtés opposés, dits d’encoche (FBE), participant à la délimitation de deux faces d’encoche (FE) opposées de la dent (28), les côtés d’encoche (FBE) étant reliés aux côtés axiaux (FBA) par des parties (34 ; 38) de transition du contour périphérique de façon que les deux faces d’encoche opposées (FE) de la dent (28) délimitent un enfoncement (36) dans la forme générale de prisme de la dent (28). Stator (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la forme générale de prisme d’au moins une dent (28) est choisie parmi un prisme droit et un prisme oblique. Stator (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les dents (28) sont portées par une couronne formant culasse (44) de support de façon à porter chacune au moins un enroulement (26). Stator (24) selon la revendication 5, dans lequel chaque dent (28) porte deux enroulements (26) s’étendant axialement respectivement de part et d’autre de la culasse (44). Stator (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant au moins une gaine (32) électriquement isolante intercalée entre au moins une dent (28), dite dent (28) isolée, et l’enroulement (26) entourant cette dent (28) isolée, dit enroulement isolé, la gaine isolante (32) comprenant des prolongements (32P) à chacune de ses extrémités axiales repliés sur l’enroulement isolé (26) sensiblement parallèlement aux faces axiales (FA) de la dent (28) isolée. Stator (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel au moins une dent (28) comprend des plaques jointives (30) en matériau ferromagnétique. Stator (24) selon la revendication 8, dans lequel les plaques ferromagnétiques (30) comprennent chacune un orifice (40) de passage d’un moyen de fixation des plaques (30) entre elles, par exemple un rivet, une vis ou une broche, les orifices de passage (40) ménagés dans les plaques ferromagnétiques (30) étant alignés entre eux. Stator (24) selon la revendication 8 ou 9, dans lequel les bases isométriques d’au moins une dent (28) ont chacune un contour périphérique comportant deux côtés opposés, dits axiaux (FBA), participant à la délimitation de deux faces axiales (FA) opposées de la dent (28), les côtés axiaux (FBA) du contour périphérique comportant une échancrure (42) destinée à coopérer avec un organe complémentaire de positionnement des plaques (30) pour optimiser leur alignement. Stator (24) selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel les faces des plaques jointives (30) en matériau ferromagnétique d’au moins une dent (28) sont sensiblement parallèles aux faces radiales (FB) de cette dent (28). Stator (24) selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel les faces des plaques jointives (30) en matériau ferromagnétique d’au moins une dent (28) sont sensiblement parallèles aux faces d’encoche (FB) de cette dent (28). Machine électrique (20) à flux axial, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un stator (24) selon l’une quelconque des revendications précédentes.