Brevet FR3159715A1 — publié le 20250829

Rotor de machine électrique, notamment machine électrique de véhicule automobile, ledit rotor comprenant un corps (2) lié électriquement à une masse et muni d’au moins une encoche (12 12’), ledit rotor comprenant en outre au moins un enroulement (16, 16’) d’un conducteur électrique (17, 17’) disposé au moins partiellement dans ladite encoche (12, 12’), ledit rotor étant configuré pour isoler électriquement ledit enroulement (16, 16’) dudit corps (2), ledit rotor comprenant encore un organe de calage (18), non électriquement lié à la masse, et appliquant l’enroulement (16, 16’) dans l’encoche (12, 12’), ledit enroulement (16, 16’) étant en contact avec ledit organe de calage (18). Figure pour l’abrégé : Figure 1 Rotor et machine électrique équipée d’un tel rotor L’invention concerne un rotor et une machine électrique munie d’un tel rotor. Elle est destinée, notamment, à des véhicules automobiles. Dans ce domaine, il est connu des machines électriques dans lesquelles un rotor comprend un corps relié électriquement à une masse. Le corps est muni d’encoches servant à accueillir des enroulements d’un conducteur électrique destiné à générer un flux magnétique. Le rotor comprend une feuille coiffant une partie des enroulements débordant au niveau d’un bord longitudinal externe des encoches. Ladite feuille permet d’isoler les uns des autres le corps et cette partie des enroulements. Afin d’assurer son maintien en positon, la feuille isolante est prise en sandwich entre l’enroulement et un organe de calage. Ce dernier sert à appliquer les enroulements dans les encoches afin de limiter un frottement des spires de l’enroulement entre elles ainsi qu’un frottement des spires externes des enroulements contre les parois des encoches. Une telle configuration présente l’avantage d’éviter un phénomène de corrosion par frettage des enroulements, phénomène d’autant plus critique avec les vitesses de rotation élevées rencontrées dans les machines électriques servant à la motorisation d’un véhicule automobile et aux efforts de déplacement radiaux qui s’appliquent alors aux enroulements. Dans ce contexte, la feuille isolante interposée entre l’organe de calage et les enroulements génère des difficultés d’assemblage qui limitent l’effort appliqué sur les enroulements par l’organe de calage et, par suite, un bon maintien des enroulements dans les encoches. L’invention a pour objectif de pallier au moins en partie les inconvénients précédents et propose à cette fin un rotor de machine électrique, notamment machine électrique de véhicule automobile, ledit rotor comprenant un corps lié électriquement à une masse et muni d’au moins une encoche, ledit rotor comprenant en outre au moins un enroulement d’un conducteur électrique disposé au moins partiellement dans ladite encoche, ledit rotor étant configuré pour isoler électriquement ledit enroulement dudit corps, ledit rotor comprenant encore un organe de calage, non électriquement lié à la masse, et appliquant l’enroulement dans l’encoche, ledit enroulement étant en contact avec ledit organe de calage Le contact entre l’enroulement et l’organe de calage permet une action directe de l’un sur l’autre sans interposition de l’isolant électrique de l’état de l’art qui est inutile à ce niveau car l’organe de calage n’est pas lié à la masse. Le maintien de l’enroulement dans l’encoche est de la sorte favorisé ce qui permet de limiter la corrosion par frettage de l’enroulement. Selon différentes caractéristiques supplémentaires de l’invention, qui pourront être prises ensemble ou séparément et qui forment autant de modes de réalisation de l’invention: ledit rotor comprend une gorge d’isolement entre ledit enroulement et ledit corps, ladite gorge d’isolement s’étend radialement extérieurement depuis un bord longitudinal externe de ladite encoche, ladite gorge d’isolement s’étend angulairement entre ledit corps et ledit organe de calage, ledit rotor comprend un isolant de fond d’encoche, disposé entre des parois de l’encoche et ledit enroulement, ledit isolant de fond d’encoche comprend une excroissance sortant de ladite encoche et couvrant le bord longitudinal externe de ladite encoche, ladite excroissance s’étend radialement dans ladite gorge d’isolement entre ledit corps et ledit organe de calage, ledit corps comprend au moins un pôle muni d’un pied de pôle et d’une tête de pôle s’étendant radialement extérieurement à partir dudit pied de pôle, ladite tête de pôle déborde angulairement dudit pied de pôle par une portion, dite longitudinale, lesdites têtes de pôle débordent angulairement de part et d’autre de leur pied de pôle, ladite encoche est située dans le pied de pôle à proximité de ladite tête de pôle, ladite gorge d’isolement est formée dans ladite portion longitudinale de la tête de pôle, ladite portion longitudinale présente une lèvre de contact avec ledit organe de calage, ladite lèvre de contact ferme radialement extérieurement ladite gorge d’isolement, ladite encoche présente une ouverture, ledit enroulement affleurant ladite ouverture et/ou débordant de ladite ouverture vers ledit organe de calage, ledit enroulement comprend un rang, dit d’appui, formé avec ledit conducteur électrique, ledit rang d’appui étant en contact avec ledit organe de calage, ledit rang d’appui est situé à l’extérieur de ladite encoche, ledit organe de calage est configuré pour appuyer uniformément sur l’enroulement en direction d’un fond de ladite encoche, ledit organe de calage présente au moins une grande face, destiné à former une zone de contact pour ledit rang d’appui, ledit enroulement comprend des spires enroulées en rangs se succédant radialement autour du pôle et en couches se succédant axialement le long du pôle, ledit rang d’appui est formé de portions du conducteur appartenant à un rang extérieur dudit enroulement de spires, ledit organe de calage est disposé entre un premier et un deuxième des enroulements de sorte à caler le premier enroulement dans une première desdites encoches et le deuxième enroulement dans une deuxième desdites encoches, une première desdites grands faces est en contact avec ledit premier enroulement et une deuxième desdites grandes faces est en contact avec le deuxième enroulement, ledit organe de calage exerce un effort appliquant chacun des enroulements dans son encoche selon une direction d’appui, la direction d’appui du premier enroulement et la direction d’appui du deuxième enroulement forment entre elles un premier angle, lesdites première et deuxième grandes faces forment entre elles un deuxième angle, lesdits premier et deuxième angles sont sensiblement supplémentaires, ledit isolant de fond d’encoche s’étend en continuité entre la première et la deuxième encoche, ledit isolant de fond d’encoche passe en vis-à-vis d’un sommet dudit organe de calage reliant lesdites première et deuxième grandes faces, ledit rotor comprend une pluralité de pôles, s’étendant radialement, ledit organe de calage s’étendant entre deux pôles voisins angulairement, ledit organe de calage est configuré pour être monté axialement dans ledit corps. L’invention concerne aussi une machine électrique comprenant un rotor tel que décrit plus haut. L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'au moins un mode de réalisation de l’invention donné à titre d’exemple purement illustratif et non limitatif, en référence au dessin schématique annexé suivant : FIG. 1 illustre de façon schématique en vue de coupe transversal une portion d’un rotor conforme à l’invention. Il faut tout d’abord noter que les termes les termes « premier », « deuxième », « troisième », … sont uniquement utilisés pour distinguer les composants concernés entre eux et ne présage ni d’un ordre ni d’une éventuelle importance desdits composants. Comme illustré sur la figure, l’invention concerne un rotor de machine électrique, notamment machine électrique de véhicule automobile. Il s’agit en particulier d’un rotor de machine électrique servant à la motorisation dudit véhicule. Ledit rotor comprend un corps 2 lié électriquement à une masse. Ledit corps 2 est formé, par exemple, de plaques empilées selon une direction parallèle à un axe de rotation du rotor, ici perpendiculaire au plan de la figure. Ledit corps 2 comprend plusieurs pôles 4 s’étendant radialement. Lesdits pôles 4 sont régulièrement répartis de façon angulaire autour de l’axe de rotation du rotor. Sur la figure, seule deux desdits pôles sont représentés, chacun partiellement. Lesdits pôles 4 sont munis, par exemple, d’un pied de pôle 6 et d’une tête de pôle 8 s’étendant radialement extérieurement à partir dudit pied de pôle 6. Ladite tête de pôle 8 déborde angulairement dudit pied de pôle 6 par une portion 10, dite longitudinale. Lesdites têtes de pôle 8 débordent ici angulairement de part et d’autre de leur pied de pôle 6, par de telles portions longitudinales 10. Ledit corps 2 est muni d’au moins une encoche 12, 12’. La ou lesdites encoches 12, 12’ sont ici situées dans les pieds de pôle 6 à proximité desdites têtes de pôle 8. Avantageusement, la ou lesdites encoches 12, 12’ s’étendent longitudinalement le long de l’axe de rotation du rotor. Elles sont ici au nombre de deux par pôle. Elles débouchent au niveau de deux faces angulaires 14 desdits pieds de pôle 6. Ledit rotor 2 comprend en outre au moins un enroulement 16, 16’ d’un conducteur électrique 17, 17’. Le ou lesdits enroulements 16, 16’ sont destinés à générer un flux magnétique ayant vocation à tourner avec le rotor lorsque la machine électrique fonctionne. Il est avantageusement prévu un tel enroulement 16, 16’ par pôle 4. Lesdits enroulements 16, 16’ sont disposés au moins partiellement dans lesdites encoches 12. Plus précisément, ici, un même desdits enroulements 16, 16’ passe dans les deux encoches 12, 12’ d’un même desdits pôles 4. Sur la figure, il est représenté deux différents desdits enroulements 16, 16’. Dans le mode de réalisation illustré, lesdits enroulements 16, 16’ comprennent des spires enroulées en rangs se succédant radialement autour du pôle 4 correspondant et en couches se succédant axialement le long dudit pôle 4. Ledit rotor comprend encore au moins un organe de calage 18, non électriquement lié à la masse, et appliquant le ou les enroulements 16, 16’ dans leur encoche 12, 12’. Selon le mode de réalisation illustré, chacun desdits organes de calage 18 est disposé entre un premier 16 et un deuxième 16’ des enroulements de sorte à caler le premier des enroulements 16 dans une première 12 desdites encoches et le deuxième des enroulement 16’ dans une deuxième 12’ desdites encoches. Autrement dit, chacun desdits organes de calage 18 s’étend entre deux desdits pôles 4 voisins angulairement. Sur la figure, un seul desdits organes de calage 18 est visible. Ledit organe de calage 18 est configuré pour appuyer uniformément sur les enroulements 16, ‘16 en direction d’un fond de ladite encoche 12, 12’ correspondante. Ledit organe de calage 18 présente au moins une grande face, ici deux grandes faces 20, 20’. Une première 20 desdites grands faces est en contact avec ledit premier enroulement 16 et une deuxième 20’ desdites grandes faces est en contact avec le deuxième enroulement 16’. Le ou lesdits organes de calage 18 sont configuré pour être monté axialement dans ledit corps, notamment entre deux pôles 4 successifs angulairement. Pour assurer un bon maintien des enroulements 16 dans leurs encoches 12 respectives, le ou lesdits organes de calage 18 sont préférentiellement configurés pour être positionnés en s’enfonçant radialement vers l’axe de rotation du rotor. Ledit organe de calage 18 exerce un effort appliquant chacun des enroulements 16, 16’ dans son encoche 12, 12’ selon une direction d’appui, la direction d’appui du premier enroulement 16 et la direction d’appui du deuxième enroulement 16’ formant entre elles un premier angle. Lesdites première et deuxième grandes faces 20, 20’ forment entre elles un deuxième angle. Avantageusement, lesdits premier et deuxième angles sont sensiblement supplémentaires. La valeur de chacun de ces angles dépend du nombre de pôles 4 du rotor. Selon l’invention, le ou lesdits enroulements 16, 16’ sont en contact avec l’organe de calage 18 correspondant. Le contact entre les enroulement 16, 16’ et l’organe de calage 18 permet une action directe de l’un sur l’autre sans interposition de l’isolant électrique de l’état de l’art qui est inutile à ce niveau car l’organe de calage n’est pas lié à la masse. En outre, ne plus avoir à assurer un bon positionnement de cet isolant électrique à l’aide de l’organe de calage 18 permet de mieux dédier la localisation dudit organe de calage 18 aux enroulements 16, 16’ dans les encoches 12, 12’ et, par suite, de bénéficier d’un meilleur maintien desdits enroulements 16, 16’ dans lesdites encoches 12, 12’. Par ailleurs, ledit rotor reste configuré pour isoler électriquement le ou lesdits enroulement 16, 16’ dudit corps 2. Pour cela, ici, ledit rotor comprend une gorge d’isolement 22 entre lesdits enroulements 16, 16’ et ledit corps 2. Ladite gorge d’isolement 22 s’étend radialement extérieurement depuis un bord longitudinal externe 24 des encoches 12, 12’ correspondantes. Ladite gorge d’isolement 22 s’étend angulairement entre ledit corps 2 et ledit organe de calage 18 situé en vis-à-vis. Avantageusement, ledit rotor comprend en outre un isolant, dit de fond d’encoche et repéré 24, disposé entre des parois de la ou des encoches 12, 12’ et l’enroulement 16, 16’ correspondant. Selon le mode de réalisation illustré, ledit isolant de fond d’encoche 24 s’étend en continuité entre la première et la deuxième encoche 12, 12’. Plus précisément, ici, ledit isolant de fond d’encoche 24 passe en vis-à-vis d’un sommet 32 dudit organe de calage 18, ledit sommet 32 reliant lesdites première et deuxième grandes faces 20, 20’. Ledit isolant de fond d’encoche 24 comprend avantageusement une excroissance 26 sortant de ladite encoche 12, 12’ et couvrant le bord longitudinal externe 24 de ladite encoche 12, 12’. Ladite excroissance 26 s’étend radialement dans ladite gorge d’isolement 22 entre ledit corps 2 et ledit organe de calage 18, notamment en étant à proximité et/ou au contact d’un fond de ladite gorge d’isolement 22. On comprend que le bon positionnement de l’excroissance 26 ne dépend pas ou qu’indirectement de l’organe de calage 18 mais d’abord du bon positionnement du ou des enroulements 16, 16’. Ladite gorge d’isolement 22 est formée, par exemple, dans ladite portion longitudinale 10 des têtes de pôle 8, notamment sous la forme d’un épaulement. Ladite portion longitudinale 10 présente ici une lèvre 28 de contact avec ledit organe de calage 18. Ladite lèvre de contact 20 ferme radialement extérieurement ladite gorge d’isolement 22. Selon le mode de réalisation illustré, elle prend appui sur une face supérieure dudit organe de calage 18. L’un des rangs dudit enroulement 16, 16’, dit rang d’appui, est en contact avec ledit organe de calage 18, notamment par ladite grand face 20, 20’ située en vis-à-vis. Autrement dit, la ou les grandes faces 20, 20’ du ou des organes de calage 18 sont destinés à former une zone de contact pour ledit rang d’appui. On constate que la ou lesdites encoches 12, 12’ présentent ici une ouverture 30, ledit enroulement 16, 16’ correspondant affleurant ladite ouverture 30 et/ou débordant de ladite ouverture 30 vers ledit organe de calage 18. Ledit rang d’appui est formé de portions du conducteur 17, 17’ appartenant à un rang extérieur de spires de l’enroulement. Ici, ledit rang d’appui est situé à l’extérieur de ladite encoche 12, 12’. Il présente un nombre de spires inférieur à celui des autres rangs. Une telle configuration permet d’apporter une isolation particulièrement efficace entre le corps 2 et une portion 34 des enroulement 16, 16’ se trouvant à proximité dudit bord longitudinal externe 24 des encoches 12, 12’. Ladite portion 34 de l’enroulement correspond, par exemple, à un des brins du rang d’appui, situé de façon externe radialement dans ledit rang d’appui, et/ou à un des brins, dit supérieur, de l’une, externe, des couches, ledit brin supérieur appartenant un rang situé immédiatement en dessous dudit rang d’appui. L’invention concerne en outre une machine électrique comprenant un rotor tel que décrit plus haut. Ladite machine comprend un arbre de sortie, non-visible sur la figure, assujettie audit rotor. Il pourra aussi bien s’agir, notamment, d’une machine électrique synchrone ou asynchrone. Rotor de machine électrique, notamment machine électrique de véhicule automobile, ledit rotor comprenant un corps (2) lié électriquement à une masse et muni d’au moins une encoche (12 12’), ledit rotor comprenant en outre au moins un enroulement (16, 16’) d’un conducteur électrique (17, 17’) disposé au moins partiellement dans ladite encoche (12, 12’), ledit rotor étant configuré pour isoler électriquement ledit enroulement (16, 16’) dudit corps (2), ledit rotor comprenant encore un organe de calage (18), non électriquement lié à la masse, et appliquant l’enroulement (16, 16’) dans l’encoche (12, 12’), ledit enroulement (16, 16’) étant en contact avec ledit organe de calage (18). Rotor selon la revendication précédente comprenant une gorge d’isolement (22) entre ledit enroulement (16, 16’) et ledit corps (2), ladite gorge d’isolement (22) s’étendant radialement extérieurement depuis un bord longitudinal externe (24) de ladite encoche (12, 12’). Rotor selon la revendication précédente comprenant un isolant de fond d’encoche (24), disposé entre des parois de l’encoche (12, 12’) et ledit enroulement (16, 16’), ledit isolant de fond d’encoche (24) comprenant une excroissance (26) sortant de ladite encoche (12, 12’) et couvrant le bord longitudinal externe (24) de ladite encoche (12, 12’). Rotor selon la revendication précédente dans lequel ledit organe de calage (18) est disposé entre un premier et un deuxième des enroulements (16, 16’) de sorte à caler le premier enroulement (16) dans une première desdites encoches (12) et le deuxième enroulement (16’) dans une deuxième desdites encoches (12’), ledit isolant de fond d’encoche (24) s’étendant en continuité entre la première et la deuxième encoche (12, 12’). Rotor selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4 dans lequel ladite excroissance (26) s’étend radialement dans ladite gorge d’isolement (22) entre ledit corps (2) et ledit organe de calage (18). Rotor selon l’une quelconque des revendications 2 à 5 dans lequel ledit corps (2) comprend au moins un pôle (4) muni d’un pied de pôle (6) et d’une tête de pôle (8) s’étendant radialement extérieurement à partir dudit pied de pôle (6), ladite encoche (12, 12’) étant située dans le pied de pôle (6) à proximité de ladite tête de pôle (8), ladite tête de pôle (8) débordant angulairement dudit pied de pôle (6) par une portion longitudinale (10), ladite gorge d’isolement (22) étant formée dans ladite portion longitudinale (10) de la tête de pôle (8). Rotor selon la revendication précédente dans lequel ladite portion longitudinale (10) présente une lèvre de contact (28) avec ledit organe de calage (18), ladite lèvre de contact (28) fermant radialement extérieurement ladite gorge d’isolement (22). Rotor selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel ladite encoche (12, 12’) présente une ouverture (30), ledit enroulement (16, 16’) affleurant ladite ouverture (30) et/ou débordant de ladite ouverture (30) vers ledit organe de calage (18). Rotor selon la revendication précédente dans lequel ledit enroulement (16, 16’) comprend un rang, dit d’appui, formé avec ledit conducteur électrique (17, 17’), ledit rang d’appui étant en contact avec ledit organe de calage (18), ledit rang d’appui étant situé à l’extérieur de ladite encoche (12, 12’). Machine électrique comprenant un rotor selon l’une quelconque des revendications précédentes.