Titre : Procédé de fabrication et stator de machine électrique tournante avec bobinage asymétrique

La présente invention revendique la priorité de la demande française 2110758 déposée le 12 octobre 2021 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

La présente invention concerne les machines électriques tournantes et plus particulièrement les stators de telles machines. Elle porte notamment sur un procédé de fabrication du stator, avec un ensemble d’outillage correspondant.

Domaine technique

L’invention porte plus particulièrement sur les machines synchrones ou asynchrones, à courant alternatif. Elle concerne notamment les machines de traction ou de propulsion de véhicules automobiles électriques (Battery Electric Vehicle) et/ou hybrides (Hybrid Electric Vehicle - Plug-in Hybrid Electric Vehicle), telles que voitures individuelles, camionnettes, camions ou bus. L’invention s’applique également à des machines électriques tournantes pour des applications industrielles et/ou de production d’énergie, notamment navales, aéronautiques ou éoliennes.

Technique antérieure

Il est connu d’utiliser, afin d’obtenir une déformation des conducteurs électriques, des outils comportant des dents permettant de loger les extrémités libres des conducteurs électriques à déformer.

On connait notamment par la demande US 2014/0237811 des outils en forme de secteurs arqués. La déformation des conducteurs électriques est effectuée sur quatre plans concentriques, avec chacun un nombre de conducteurs identiques.

On connait également par la demande internationale WO 2021/023523 des outils comportant quatre anneaux concentriques.

Dans les demandes JP 2013/172575 et JP 2020/110025, les outils comportent des doigts verticaux de différentes longueurs.

Les demandes US 2018/0212496 et US 2018/0212499 portent sur des outillages comportant deux couronnes non imbriquées. Dans US 2018/0212499, les dents des couronnes ont des largeurs différentes.

Il existe un besoin pour bénéficier d’un stator de machine électrique tournante d’assemblage aisé permettant un remplissage efficace des encoches, tout en assurant des performances électromagnétiques satisfaisantes. Il existe encore un besoin pour réduire le coût de fabrication des machines électriques, notamment en simplifiant la fabrication du bobinage du stator, par exemple en minimisant le nombre de pièces à utiliser.

Il existe également un besoin pour améliorer encore les stators de machines électriques et notamment diminuer les ondulations de couple et les pertes Joule AC par courants induits, les vibrations et le bruit électromagnétique.

Exposé de l’invention

Procédé de fabrication

L’invention vise à répondre à tout ou partie de ces besoins et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, grâce à un procédé de fabrication d’un stator de machine électrique tournante, comportant les étapes suivantes :

(a) fournir une masse statorique, notamment comportant un paquet de tôles magnétiques, la masse statorique comportant des encoches ménagées entre des dents, des conducteurs électriques étant logés dans les encoches, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, étant en forme d'épingle en U ou en I, comportant chacun des jambes intérieure et extérieure, lesquelles s’étendent notamment axialement respectivement dans des première A et seconde R encoches, au moins une des jambes intérieure et extérieure des conducteurs électriques se prolongeant hors des encoches par une portion de soudage,

(b) décaler circonférentiellement les jambes extérieures des conducteurs électriques d’un demi pas dentaire par rapport aux jambes intérieures, et

(c) décaler radialement respectivement vers l’intérieur ou vers l’extérieur respectivement les jambes intérieures ou les jambes extérieures de certains conducteurs électriques, notamment les jambes extérieures de certains conducteurs électriques, notamment les jambes des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase, notamment six jambes.

L’invention a notamment pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un procédé de fabrication d’un stator de machine électrique tournante, comportant les étapes suivantes :

(a) fournir une masse statorique, notamment comportant un paquet de tôles magnétiques, la masse statorique comportant des encoches ménagées entre des dents, des conducteurs électriques étant logés dans les encoches, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, étant en forme d'épingle en U ou en I, comportant chacun des jambes intérieure et extérieure, lesquelles s’étendent notamment axialement respectivement dans des première A et seconde R encoches, au moins une des jambes intérieure et extérieure des conducteurs électriques se prolongeant hors des encoches par une portion de soudage, (b) décaler circonférentiellement les jambes extérieures des conducteurs électriques d’un demi pas dentaire par rapport aux jambes intérieures, et

(c) décaler radialement vers l’extérieur les jambes extérieures de certains conducteurs électriques, notamment les jambes extérieures des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase, notamment six jambes extérieures.

L’invention a notamment pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un procédé de fabrication d’un stator de machine électrique tournante, comportant les étapes suivantes :

(a) fournir une masse statorique, notamment comportant un paquet de tôles magnétiques, la masse statorique comportant des encoches ménagées entre des dents, des conducteurs électriques étant logés dans les encoches, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, étant en forme d'épingle en U ou en I, comportant chacun des jambes intérieure et extérieure, lesquelles s’étendent notamment axialement respectivement dans des première A et seconde R encoches, au moins une des jambes intérieure et extérieure des conducteurs électriques se prolongeant hors des encoches par une portion de soudage,

(b) décaler circonférentiellement les jambes intérieures des conducteurs électriques d’un demi pas dentaire par rapport aux jambes extérieures, et

(c) décaler radialement vers l’intérieur les jambes intérieures de certains conducteurs électriques, notamment les jambes intérieures des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase, notamment six jambes intérieures.

Le procédé selon l’invention permet d’obtenir l’inclinaison souhaitée des conducteurs électriques en dehors de la masse statorique, du côté des portions de soudage de ceux-ci, avec des inclinaisons différentes pour différents conducteurs électriques. En outre, le procédé selon l’invention permet de décaler radialement certains conducteurs électriques, notamment ceux d’entrée et/ou de sortie de phase. Une telle configuration permet de faciliter leur connexion à un connecteur électrique de la machine.

Le procédé selon l’invention permet avantageusement d’effectuer ces opérations sans changement de poste de travail pour le stator, ni changement d’outillage, ni de changement d’orientation du stator dans le poste de travail. Le procédé de fabrication en est facilité et simplifié.

Le positionnement des conducteurs électriques dans un plan axial est facilité.

La position angulaire de chaque conducteur électrique peut être plus facilement maitrisée.

En outre, le nombre de type de conducteurs électriques à introduire dans la masse statorique peut en être diminué, ce qui peut faciliter le stockage des conducteurs électriques avant leur insertion dans la masse statorique. La déformation des conducteurs électriques dans le plan circonférentiel et hors du plan circonférentiel peut être effectué au même poste de travail, avec le même outillage. L’encombrement du poste de travail peut en être réduit.

Le procédé selon l’invention peut également permettre d’ajouter facilement un isolant entre les jambes intérieures et extérieures des conducteurs électriques, ce qui peut notamment être utile lors de la montée en tension du stator.

Pendant la mise en œuvre du procédé selon l’invention, on peut également bien supporter la forme intérieure des chignons formés par les extrémités en U des conducteurs électriques, à l’opposé des portions de soudage de ceux-ci.

A l’étape (b) de décalage circonférentiel des jambes extérieures des conducteurs électriques d’un demi pas dentaire par rapport aux jambes intérieures, on peut déformer les jambes extérieures des conducteurs électriques d’un demi pas dentaire par rapport aux jambes intérieures, ou en variante déformer les jambes intérieures par rapport aux jambes extérieures. L’étape (b) de décalage circonférentiel des jambes intérieures ou des jambes extérieures des conducteurs électriques, notamment des jambes extérieures des conducteurs électriques, d’un demi pas dentaire peut comporter une étape (bl) de mise en position de deux couronnes intérieure et extérieure de positionnement des conducteurs électriques.

Les deux couronnes intérieure et extérieure de positionnement peuvent être mise en place contre la masse statorique, juste au-dessus du paquet de tôles de celle-ci.

Les deux couronnes intérieure et extérieure de positionnement peuvent comporter, comme décrit plus loin, des doigts mobiles s’étendant radialement, qui sont mobiles chacun selon un axe radial du stator. Durant l’étape (bl) de mise en position des couronnes de positionnement, les doigts mobiles peuvent être en position escamotée dans les couronnes de positionnement.

Dans une étape (b2), on sort les doigts mobiles, qui peuvent venir se placer chacun entre deux conducteurs électriques consécutifs. Les doigts mobiles de la couronne extérieure de positionnement viennent se placer entre les jambes extérieures des conducteurs électriques et les doigts mobiles de la couronne intérieure de positionnement viennent se placer entre les conducteurs électriques intérieurs.

Les doigts mobiles peuvent entrer en contact ou peuvent ne pas entrer en contact avec les conducteurs électriques, notamment en fonction du bobinage. Quoi qu’il en soit, on cherche à éviter qu’un conducteur électrique ne puisse glisser entre deux doigts mobiles intérieur et extérieur.

Les doigts mobiles coulissent comme des pistons.

Dans une étape (b3), on déplace les couronnes de positionnement en translation le long de l’axe longitudinal du stator, notamment en éloignement de la masse statorique, en particulier vers le haut. Ainsi, les couronnes de positionnement peuvent être déplacées vers les extrémités des portions de soudage. Dans ce mouvement de translation, les doigts mobiles jouent le rôle de peignes qui permettent de bien aligner les conducteurs électriques.

Dans une étape (b4), on fait tourner la couronne extérieure de positionnement d’un angle donné autour de l’axe longitudinal du stator. L’angle peut être égal à un demi pas dentaire. Dans ce mouvement de rotation, les doigts mobiles permettent de vriller les jambes extérieures d’un demi pas dentaire par rapport aux jambes intérieures.

A l’étape (c) de décalage radial on peut sortir des doigts mobiles de phase de la couronne intérieure de positionnement, lesquels sont notamment configurés pour avoir une course radiale plus longue que d’autres doigts mobiles de la couronne intérieure de positionnement.

Le décalage radial a de préférence lieu en éloignement de l’axe longitudinal du stator.

La course radiale plus longue de ces doigts mobiles de phase permet le décalage radial vers l’extérieur des jambes extérieures de certains conducteurs électriques, notamment les jambes extérieures des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase, par rapport aux autres jambes extérieures qui restent alignées circonférentiellement.

Ces doigts mobiles de phase permettent de décaler vers l’extérieur certains conducteurs électriques dit d’entrée et/ou de sortie de phase et les placer sur une troisième couche, notamment une couche la plus extérieure.

Le décalage radial vers l’extérieur peut être plus ou moins accentué. L’inclinaison des jambes extérieures peut comporter une partie courbée ayant un grand rayon de courbure ou un rayon de courbure plus faible, ce qui fait que la partie courbée se trouve alors plus près du paquet de tôle.

Dans un mode de réalisation, avant leur déformation dans le procédé de l’invention, la longueur des portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase peut être différente, notamment supérieure, à la longueur des portions de soudage des jambes extérieures des autres conducteurs électriques. En variante, les longueurs peuvent être égales.

Dans un mode de réalisation, les doigts mobiles de phase sont configurés pour pousser vers l’extérieur les conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase.

En variante, ils peuvent être configurés pour tirer ceux-ci vers l’extérieur. Ils peuvent à cet effet comporter une pince ou un autre outil de saisie. Cette variante de réalisation peut notamment être mise en œuvre avec des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase dépassant longitudinalement des autres conducteurs électriques, étant plus long que ceux-ci.

En variante encore, à l’étape (c) de décalage radial on peut sortir des doigts mobiles de phase de la couronne extérieure de positionnement, lesquels sont notamment configurés pour avoir une course radiale plus longue que d’autres doigts mobiles de la couronne extérieure de positionnement. Le décalage radial a dans ce cas lieu en rapprochement de l’axe longitudinal du stator.

La course radiale plus longue de ces doigts mobiles de phase permet le décalage radial vers l’intérieur des jambes intérieures de certains conducteurs électriques, notamment les jambes intérieures des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase, par rapport aux autres jambes intérieures qui restent alignées circonférentiellement.

Ces doigts mobiles de phase permettent de décaler vers l’intérieur certains conducteurs électriques dit d’entrée et/ou de sortie de phase et les placer sur une troisième couche, notamment une couche la plus intérieure.

Le décalage radial vers l’intérieur peut être plus ou moins accentué. L’inclinaison des jambes intérieures peut comporter une partie courbée ayant un grand rayon de courbure ou un rayon de courbure plus faible, ce qui fait que la partie courbée se trouve alors plus près du paquet de tôle.

Dans un mode de réalisation, avant leur déformation dans le procédé de l’invention, la longueur des portions de soudage des jambes intérieures des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase peut être différente, notamment supérieure, à la longueur des portions de soudage des jambes intérieures des autres conducteurs électriques. En variante, les longueurs peuvent être égales.

Dans un mode de réalisation, les doigts mobiles de phase sont configurés pour pousser vers l’intérieur les conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase.

Le procédé peut comporter l’étape (d) supplémentaire suivante :

(d) déformer circonférentiellement les portions de soudage des conducteurs électriques, avec au moins deux pas différents, notamment trois pas différentes.

Dans un mode de réalisation, on peut déformer les portions de soudage des jambes intérieures des conducteurs électriques à un premier pas PL On peut déformer au moins une partie des portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques à un deuxième pas P2. On peut déformer toutes les portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques décalés radialement à l’étape (c). On peut déformer les autres portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques à un troisième pas P3.

Le troisième pas P3 peut être inférieur aux premier et deuxième pas PI et P2.

Dans le procédé selon l’invention, l’étape (d) de déformation circonférentielle peut comporter une étape (dl) de mise en position d’une troisième couronne de déformation, laquelle peut être crénelée, pouvant comporter autant de créneaux que d’encoches au stator. Cette troisième couronne de déformation peut venir déformer notamment les portions de soudage des jambes intérieures des conducteurs électriques à un premier pas PL Dans un exemple de réalisation, elle comporte 63 créneaux, pour un stator comportant 63 encoches et 6 pôles. Cette troisième couronne de déformation permet de déformer les 63 portions de soudage des jambes intérieures des conducteurs électriques à un premier pas PI .

L’étape (d) de déformation circonférentielle peut comporter une étape (d2) de mise en position d’une première couronne de déformation, laquelle peut comporter au moins une fenêtre pour recevoir une patte d’une deuxième couronne de déformation.

La première couronne de déformation peut être crénelée, pouvant comporter un nombre de créneaux égal au nombre d’encoches du stator duquel on déduit le nombre de créneaux de la deuxième couronne de déformation décrite ci-après.

Cette première couronne de déformation peut venir déformer notamment au moins une partie des portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques à un deuxième pas P2, ainsi que toutes les portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques décalés radialement à l’étape (c).

Dans un exemple de réalisation, elle comporte 42 créneaux, pour un stator comportant 63 encoches et 6 pôles. Cette première couronne de déformation permet de déformer 42 portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques à un deuxième pas P2.

La première couronne de déformation peut également comporter des encoches qui permettent également de déformer toutes les portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques décalés radialement à l’étape (c), notamment six encoches pour six portions de soudage décalées radialement à l’étape (c).

La position desdites encoches peut dépendre du schéma de bobinage du stator.

Ensuite, l’étape (d) de déformation circonférentielle peut comporter une étape (d3) de mise en position d’une deuxième couronne de déformation.

La deuxième couronne de déformation peut être configurée pour être imbriquée dans la première couronne de déformation, étant notamment configurée pour s’y déplacer, notamment en rotation.

La deuxième couronne de déformation peut notamment comporter des pattes reçues chacune dans une fenêtre de la première couronne de déformation, notamment quatre fenêtres et quatre pattes.

Les pattes peuvent se déplacer dans les fenêtres lorsque la deuxième couronne de déformation se déplace en rotation dans la première couronne de déformation.

Cette deuxième couronne de déformation peut venir déformer notamment les autres portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques à un troisième pas P3.

Les pattes peuvent être crénelées. Dans un exemple de réalisation, la deuxième couronne de déformation comporte 15 créneaux répartis sur 4 pattes, pour un stator comportant 63 encoches et 6 pôles. Cette deuxième couronne de déformation permet de déformer les autres portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques à un troisième pas P3.

Ainsi, grâce à la configuration des couronnes de déformation, on peut obtenir un angle d’inclinaison plus faible pour ces conducteurs électriques, qui ont ainsi un pas plus court dans le stator résultant.

L’étape (d) de déformation circonférentielle peut comporter une étape (d4) de remise en position contre la masse statorique des couronnes intérieure et extérieure de positionnement, avec notamment un mouvement en hélice de la couronne extérieure de positionnement.

La couronne extérieure de positionnement peut descendre en hélice afin de suivre l’inclinaison de certains conducteurs électriques dit d’entrée et/ou de sortie de phase qui sont placés sur une troisième couche, notamment la couche la plus extérieure.

La couronne intérieure de positionnement peut descendre parallèlement à l’axe longitudinal du stator.

Pendant ce mouvement de remise en position, les doigts mobiles des couronnes intérieure et extérieure de positionnement peuvent être en position escamotée.

Une fois les couronnes intérieure et extérieure de positionnement remises en position, les doigts mobiles peuvent être placés en position d’emprise avec les conducteurs électriques.

Ce mouvement permet d’obtenir la protection des isolants en sortie d’encoche lors de l’étape suivante. Ainsi, le maintien des isolants en sortie d’encoche pour les soutenir lors l’étape (d) de déformation circonférentielle est amélioré.

L’étape (d) de déformation circonférentielle peut comporter une étape (d5) de mise en rotation simultanée d’au moins deux des première, deuxième et troisième couronnes de déformation, avec au moins deux pas différents.

En particulier, la deuxième couronne de déformation peut être mise en rotation par rapport à la première couronne de déformation.

Ainsi, toutes les portions de soudage du stator sont déformées simultanément, avec pour chacune le pas qui convient.

Les première et deuxième couronnes de déformation peuvent être mises en rotation dans une première direction, mais pas au même pas, tandis que la troisième couronne de déformation peut être mise en rotation dans une deuxième direction opposée à la première direction.

Après la mise en rotation, les portions de soudage des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase sont alignées radialement avec des portions de soudage d’autres conducteurs électriques. Dans une étape supplémentaire (e), les couronnes de déformation peuvent être retirées, puis les couronnes intérieure et extérieure de positionnement sont retirées également.

La couronne extérieure de positionnement peut avantageusement comporter des encoches pour recevoir certains conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase, notamment six encoches, ce qui permet d’éviter que son mouvement de retrait ne soit empêché par les conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase.

Dans une variante de réalisation, la mise en rotation des première, deuxième et troisième couronnes de déformation est simultanée pour les trois couronnes de déformation.

En variante, la mise en rotation des trois couronnes de déformation peut ne pas être simultanée. Elle peut avoir lieu successivement.

Dans une variante de réalisation, la mise en rotation de la première couronne de déformation peut précéder la mise en rotation des autres couronnes de déformation. Elle peut ou non précéder le décalage radial de l’étape (c). Ainsi, dans un mode de réalisation, l’étape (c) de décalage radial peut avoir lieu avant l’étape (b) de décalage circonférentiel.

Dans une variante de réalisation, les couronnes de positionnement peuvent ne pas être configurées pour permettre le décalage circonférentiel. Le décalage radial peut être effectué comme décrit ci-après, au moyen de griffes.

Dans l’exemple qui a été décrit précédemment, les conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase sont poussés vers l’extérieur. En variante, ils peuvent être tirés vers l’extérieur, par exemple au moyen d’une pince ou un autre outil de saisie, tel que des griffes indépendantes. Lesdites griffes peuvent être configurées pour permettre la déformation vers l’extérieur de ces portions de soudage. Cette variante de réalisation peut notamment être mise en œuvre avec des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase dépassant longitudinalement des autres conducteurs électriques, étant plus long que ceux-ci.

En variante encore, les conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase peuvent être poussés vers l’intérieur. Dans ce cas, on décale circonférentiellement les jambes intérieures des conducteurs électriques d’un demi pas dentaire par rapport aux jambes extérieures, puis on décale radialement vers l’intérieur les jambes intérieures de certains conducteurs électriques, notamment les jambes intérieures des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase, notamment six jambes intérieures.

Une telle configuration peut permettre d’améliorer de manière générale l’accessibilité de l’ensemble d’outillage. En outre, cette configuration peut permettre d’éviter d’utiliser une couronne intérieure avec doigts mobiles car l’accessibilité par l’extérieure est complète. Enfin, cette configuration permet d’obtenir une meilleure compacité, et ainsi une réduction des matières premières nécessaires pour le connecteur, lorsque l’on souhaite positionner le connecteur de phases sur un stator de grand diamètre.

Au moins un conducteur électrique, voir une majorité des conducteurs électriques, introduit dans les encoches, sont en forme d'épingle en U. Ils peuvent être mis en forme en épingle préalablement à leur introduction dans les encoches. Tous les conducteurs électriques en forme d'épingle en U peuvent être mis en forme, simultanément ou successivement, puis introduit dans la masse statorique simultanément ou successivement.

La mise en forme peut comporter une première étape d’assemblage des brins d’un même conducteur électrique.

On peut disposer un même conducteur électrique en forme de U dans deux encoches différentes non consécutives de la masse statorique du stator. Dans le cas où un conducteur électrique est en forme de U, il peut être soudé à deux autres conducteurs électriques d’un même côté de la machine.

Ensemble

L’invention a encore pour objet un ensemble d’outillage, notamment pour la fabrication d’un stator de machine électrique tournante, pour la mise en œuvre du procédé tel que décrit plus haut.

L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un ensemble d’outillage, notamment pour la fabrication d’un stator de machine électrique tournante, notamment pour la mise en œuvre du procédé tel que décrit plus haut, qui comporte : une pluralité de couronnes de déformation, notamment trois couronnes de déformation, dont une deuxième couronne de déformation qui est configurée pour être imbriquée dans une première couronne de déformation, étant notamment configurée pour s’y déplacer, notamment en rotation.

La première couronne de déformation peut comporter au moins une fenêtre pour recevoir une patte de la deuxième couronne de déformation. La première couronne de déformation peut comporter en particulier quatre fenêtres. La deuxième couronne de déformation peut comporter en particulier quatre pattes.

La ou les fenêtres de la première couronne de déformation peuvent avoir une étendue circonférentielle plus longue que la ou les pattes de la deuxième couronne de déformation, ce qui peut permettre le déplacement, notamment en rotation, de la deuxième couronne de déformation dans la première couronne de déformation.

La pluralité de couronnes de déformation peut comporter une troisième couronne de déformation, laquelle peut comporter des créneaux réguliers, tous régulièrement répartis sur sa circonférence. Les couronnes de déformation sont de forme générale circulaire. Elles ne sont notamment pas réalisées en secteurs indépendants.

Les couronnes de déformation peuvent être fabriquées par exemple par usinage ou par moulage, ou encore par fabrication additive, dite impression 3D.

Les couronnes de déformation peuvent comporter chacune des créneaux longitudinaux pour recevoir les portions de soudage des conducteurs électriques.

Chaque portion de soudage d’un conducteur électrique peut être reçue dans un créneau d’une des couronnes de déformation. Chaque créneau peut recevoir une unique portion de soudage d’un conducteur électrique.

La ou les pattes de la deuxième couronne de déformation peuvent être crénelées.

Les différentes couronnes de déformation peuvent être concentriques autour de l’axe longitudinal du stator. Dans un mode de réalisation, chaque couronne de déformation peut comporter un nombre différent de créneaux.

Par exemple, une couronne de déformation, notamment la troisième couronne de déformation, peut comporter autant de créneaux que d’encoches au stator.

Par exemple, une couronne de déformation, notamment la deuxième couronne de déformation, peut comporter un nombre de créneaux inférieur au nombre d’encoches au stator, étant par exemple égal à 15.

Par exemple, une couronne de déformation, notamment la première couronne de déformation, peut comporter un nombre de créneaux égal au nombre d’encoches du stator duquel on déduit le nombre de créneaux de la deuxième couronne de déformation.

Tous les créneaux de la première couronne de déformation peuvent avoir la même largeur circonférentielle et/ou la même hauteur selon l’axe longitudinal du stator et/ou la même profondeur radiale.

Tous les créneaux de la deuxième couronne de déformation peuvent avoir la même largeur circonférentielle et/ou la même hauteur selon l’axe longitudinal du stator et/ou la même profondeur radiale.

Tous les créneaux de la troisième couronne de déformation peuvent avoir la même largeur circonférentielle et/ou la même hauteur selon l’axe longitudinal du stator et/ou la même profondeur radiale.

L’ensemble peut comporter au moins une couronne extérieure de positionnement des conducteurs électriques, la couronne extérieure de positionnement comportant une pluralité de doigts mobiles.

Les doigts mobiles s’étendent radialement, ils sont mobiles chacun selon un axe radial du stator. La couronne extérieure de positionnement peut comporter autant de doigts mobiles que de dents au stator.

Les doigts mobiles peuvent être de forme conique, avec notamment une extrémité chanfreinée et/ou rayonnée.

Les doigts mobiles sont mobiles entre une position escamotée et une position d’emprise avec les conducteurs électriques. Ils peuvent coulisser comme des pistons dans la couronne extérieure de positionnement.

Dans la position escamotée, les doigts mobiles ne gênent pas le mouvement de la couronne extérieure de positionnement par rapport au stator. En particulier, la couronne extérieure de positionnement peut être mobile en translation le long de l’axe longitudinal du stator.

Dans la position d’emprise, les doigts mobiles sont engagés chacun entre deux conducteurs électriques consécutifs. Ils peuvent permette de favoriser leur alignement, notamment lors d’un mouvement en translation le long de l’axe longitudinal du stator de la couronne extérieure de positionnement. En outre, ils peuvent permettre leur déformation par vrillage, notamment sur une distance circonférentielle d’un demi pas dentaire.

Dans un mode de réalisation, tous les doigts mobiles de la couronne extérieure de positionnement peuvent être identiques les uns aux autres.

La couronne extérieure de positionnement peut comporter des encoches pour recevoir certains conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase, notamment six encoches.

Ces encoches peuvent permettre le placement des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase sur une troisième couche, notamment la couche la plus extérieure.

Dans un mode de réalisation, la couronne extérieure de positionnement comporte six encoches pouvant recevoir chacune un conducteur électrique d’entrée et/ou de sortie de phase.

Certains ou tous les doigts mobiles de la couronne extérieure de positionnement peuvent comporter chacun un épaulement, lequel peut permettre de caler les conducteurs électriques.

En particulier les doigts mobiles présents au niveau des encoches précitées peuvent comporter un tel épaulement.

L’épaulement peut permettre le maintien des conducteurs électriques, ainsi que le maintien d’un isolant dudit conducteur électrique.

Les épaulements peuvent permettre de favoriser le maintien d’éventuels isolants disposés sur les conducteurs électriques et permet leur protection.

L’ensemble peut comporter au moins une couronne intérieure de positionnement des conducteurs électriques, la couronne intérieure de positionnement comportant une pluralité de doigts mobiles. Les doigts mobiles s’étendent radialement, ils sont mobiles chacun selon un axe radial du stator.

La couronne intérieure de positionnement peut comporter autant de doigts mobiles que de dents au stator.

Les doigts mobiles peuvent être cylindriques, avec notamment une extrémité chanfireinée et/ou rayonnée.

Les doigts mobiles sont mobiles entre une position escamotée et une position d’emprise avec les conducteurs électriques. Ils peuvent coulisser comme des pistons dans la couronne intérieure de positionnement.

Dans la position escamotée, les doigts mobiles ne gênent pas le mouvement de la couronne intérieure de positionnement par rapport au stator. En particulier, la couronne intérieure de positionnement peut être mobile en translation le long de l’axe longitudinal du stator.

Dans la position d’emprise, les doigts mobiles sont engagés chacun entre deux conducteurs électriques consécutifs. Ils peuvent permettre de favoriser leur alignement, notamment lors d’un mouvement en translation le long de l’axe longitudinal du stator de la couronne intérieure de positionnement. En outre, ils peuvent permettre leur déformation par vrillage, notamment sur une distance circonférentielle d’un demi pas dentaire.

La couronne intérieure peut avoir une forme de disque.

Les doigts mobiles de la couronne intérieure de positionnement peuvent comporter des doigts mobiles de phase configurés pour avoir une course radiale plus longue que les autres doigts mobiles, notamment quatre ou six.

Ces doigts mobiles de phase permettent de décaler vers l’extérieur ou vers l’intérieur certains conducteurs électriques dit d’entrée et/ou de sortie de phase et les placer sur une troisième couche, notamment la couche la plus extérieure.

Ainsi la couronne intérieure de positionnement peut comporter des doigts mobiles avec deux courses radiales possibles, une plus courte pour la plupart d’entre eux, et une plus longue pour certains d’entre eux, notamment six d’entre eux.

L’ensemble peut être configuré de telle sorte que la couronne extérieure de positionnement et la couronne intérieure de positionnement peuvent être déplacées de haut en bas et de bas en haut par rapport au stator, le long d’un axe longitudinal de celui-ci.

En outre, l’ensemble peut être configuré de telle sorte que la couronne extérieure de positionnement et la couronne intérieure de positionnement peuvent être déplacées en rotation l’une par rapport à l’autre. En particulier, l’une des deux couronnes peut être déplacée en rotation par rapport à l’autre et par rapport au stator, tandis que l’autre couronne peut rester fixe par rapport au stator. Dans un mode de réalisation, c’est la couronne extérieure de positionnement qui est configurée pour être déplacée en rotation par rapport à la couronne intérieure de positionnement et par rapport au stator, tandis que la couronne intérieure de positionnement peut rester fixe par rapport au stator.

L’ensemble d’outillage comporte des couronnes de forme simple, qui sont configurées pour avoir une cinématique simple.

Dans une variante de réalisation, l’ensemble peut être dépourvu d’une couronne intérieure de positionnement. Il peut ne comporter qu’une couronne extérieure de positionnement.

Stator

L’invention a encore pour objet un stator de machine électrique tournante obtenu en mettant en œuvre le procédé tel que décrit plus haut.

L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un stator de machine électrique tournante, comportant une masse statorique comportant des encoches ménagées entre des dents, des conducteurs électriques étant logés dans les encoches, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, étant en forme d'épingle en U ou en I, comportant chacun des jambes intérieure et extérieure s’étendant axialement respectivement dans des première A et seconde R encoches, au moins une des jambes intérieure et extérieure des conducteurs électriques se prolongeant hors des encoches par une portion de soudage inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à un axe longitudinal du stator pour venir en surplomb de la masse statorique circonférentiellement au niveau d’une encoche ou d’une dent, cette encoche ou dent étant séparée de la première A ou de la seconde R encoche respectivement par un nombre NI et/ou N2 de dents, au moins une partie des conducteurs électriques ayant chacun une portion de soudage la plus intérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, voire une majorité, mieux tous les conducteurs électriques ayant chacun une portion de soudage la plus intérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, au moins une partie des conducteurs électriques ayant chacun une portion de soudage la plus extérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, voire une majorité, mieux tous les conducteurs électriques ayant chacun une portion de soudage la plus extérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, lesdites portions de soudage les plus intérieures ou lesdites portions de soudage les plus extérieures étant inclinées avec une même inclinaison par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator, les autres des portions de soudage les plus extérieures des conducteurs électriques ou des portions de soudage les plus intérieures étant inclinées avec au moins deux, voire trois ou quatre, inclinaisons différentes par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator, au moins une portion de soudage d’un conducteur électrique d’entrée et/ou de sortie de phase étant aligné radialement avec des portions de soudage d’autres conducteurs électriques.

L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un stator de machine électrique tournante, notamment obtenu en mettant en œuvre le procédé tel que décrit plus haut, qui comporte une masse statorique comportant des encoches ménagées entre des dents, des conducteurs électriques étant logés dans les encoches, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, étant en forme d'épingle en U ou en I, comportant chacun des jambes intérieure et extérieure s’étendant axialement notamment respectivement dans des première A et seconde R encoches, au moins une des jambes intérieure et extérieure des conducteurs électriques se prolongeant hors des encoches par une portion de soudage inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à un axe longitudinal du stator pour venir en surplomb de la masse statorique circonférentiellement au niveau d’une encoche ou d’une dent, cette encoche ou dent étant notamment séparée de la première A ou de la seconde R encoche respectivement par un nombre NI et/ou N2 de dents, au moins une partie des conducteurs électriques ayant chacun une portion de soudage la plus intérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, voire une majorité, mieux tous les conducteurs électriques ayant chacun une portion de soudage la plus intérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, lesdites portions de soudage les plus intérieures étant inclinées avec une même inclinaison par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator, les portions de soudage les plus extérieures des conducteurs électriques étant inclinées avec au moins deux, voire trois ou quatre, inclinaisons différentes par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator, au moins une portion de soudage d’un conducteur électrique d’entrée et/ou de sortie de phase étant aligné radialement avec des portions de soudage d’autres conducteurs électriques.

Chaque portion de soudage des conducteurs électriques d’entrée de phase peut être alignée radialement avec des portions de soudage d’autres conducteurs électriques.

En particulier, les portions de soudage des conducteurs électriques d’entrée de phase peuvent ne pas être décalées d’une demi-dent par rapport à des portions de soudage d’autres conducteurs électriques.

Les portions de soudage des conducteurs électriques peuvent être disposées en plusieurs couches par rapport à l’axe longitudinal du stator, notamment en trois couches, au moins deux couches comportant un nombre différent de portions de soudage de conducteurs électriques.

Les différentes couches de portions de soudage de conducteurs électriques sont concentriques autour de l’axe longitudinal du stator. Dans un mode de réalisation, chaque couche peut comporter un nombre différent de portions de soudage de conducteurs électriques.

Par exemple, une couche, notamment la couche la plus intérieure, peut comporter autant de portions de soudage que d’encoches au stator.

Par exemple, une couche, notamment la couche la plus extérieure, peut comporter un nombre de portions de soudage égal au double du nombre de phases du bobinage du stator, par exemple six dans le cas où le bobinage est triphasé.

Par exemple, une couche, notamment une couche intermédiaire placée entre la couche la plus intérieure et la couche la plus extérieure, peut comporter un nombre de portions de soudage égal au nombre d’encoches du stator duquel on déduit le double du nombre de phases du bobinage du stator, par exemple six dans le cas où le bobinage est triphasé.

Ainsi, les portions de soudage de conducteurs électriques sont bien alignées entre elles, ce qui peut faciliter le soudage des conducteurs électriques et simplifier la fabrication du stator.

Le nombre de couches peut par exemple être différent de 4.

Les nombres NI et N2 peuvent être égaux ou différents.

Les première A et seconde R encoches sont séparées par un nombre Nd de dents.

Le nombre Nd de dents est de préférence le même pour tous les conducteurs électriques en forme d'épingle en U du stator. On peut également parler pour le nombre Nd de dents de pas d’un conducteur électrique, qui est dans l’invention le même pour tous les conducteurs électriques du stator qui sont en forme d'épingle en U. On facilite ainsi la fabrication des épingles en U, et on simplifie l’étape de positionnement de celles-ci dans la masse statorique, notamment leur insertion.

Compte tenu de l’écartement constant entre les jambes de tous les conducteurs électriques, l’invention permet de diminuer la hauteur des chignons du côté opposé aux soudures, ce qui est avantageux pour minimiser l’encombrement de la machine et la quantité de matériau, notamment de cuivre, nécessaire pour les conducteurs électriques. On a ainsi une meilleure compacité du stator, y compris lorsqu’il est assemblé, donc de la machine résultante, qui peut notamment être plus courte. L’arbre du rotor peut être plus court, le carter peut être plus court, l’intégration de la machine dans son environnement d’utilisation peut être facilitée. Enfin, la masse globale de la machine peut être minimisée.

D’autre part, l’écartement entre chacun des chignons est plus régulier, ce qui peut permettre de minimiser les risques de contact entre eux, et ainsi de permettre de supprimer l’étape de recouvrement de ceux-ci par un isolant.

Par ailleurs, l’invention permet de diminuer le nombre de formes d’épingles à utiliser dans un même stator. Ainsi, la fabrication du stator peut en être accélérée, avec moins d’étapes de fabrication. On simplifie la fabrication, l’espace nécessaire ainsi que l’outillage à utiliser. Enfin, l’invention permet de libérer de l’espace de part et d’autre des épingles en sortie d’encoche, ce qui peut permettre d’y positionner les connexions aux autres phases ou vers un onduleur, notamment du côté de la culasse du stator. L’espacement entre les épingles en sortie d’encoche peut être dans un mode de réalisation, constant ou sensiblement constant. Cela peut faciliter la réalisation des soudures d’une part, et du refroidissement des conducteurs électriques d’autre part.

Dans l’invention, N 1 peut varier de Nd/2 - 0,5 à Nd dents, et N2 peut varier de 0 à Nd/2 + 1,5 dents.

Dans un exemple de réalisation, NI est égal à Nd ou Nd + 1 et N2 est égale à 0 ou 1.

Dans un autre exemple de réalisation, NI et N2 sont égaux ou presque égaux. NI et N2 peuvent être chacun égal à l’un de Nd/2 ou Nd/2 + 0,5 ou Nd/2 - 0,5 ou Nd/2 +/- 1 ou Nd/2 + 1,5.

Dans la suite, on peut désigner les jambes extérieure et intérieure d’un conducteur électrique par les termes ‘première et seconde jambes’.

Dans un mode de réalisation, on a la portion de soudage de la seconde jambe du conducteur électrique qui est alignée avec celle-ci. Dans ce cas, on a N2 qui est nul.

Dans les autres cas où N2 est non nul, on a chacune des première et seconde jambes des conducteurs électriques qui peuvent se prolonger hors des encoches par une portion de soudage inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à un axe longitudinal du stator pour venir en surplomb de la masse statorique circonférentiellement au niveau d’une encoche ou d’une dent, cette encoche étant séparée de la première A ou de la seconde R encoche respectivement par un nombre NI et N2 de dents, les nombres NI et N2 pouvant être égaux ou différents.

Lorsque NI et N2 sont égaux ou presque égaux, la compacité du stator peut être encore améliorée.

Les deux portions de soudage de chacune des première et seconde jambes des conducteurs électriques peuvent être orientées en éloignement l’un de l’autre, ce qui peut notamment être le cas lorsque le bobinage est ondulé. En variante, elles peuvent être orientées dans le même sens, ce qui peut notamment être le cas lorsque le bobinage est en série.

L’invention a également pour objet, selon un autre de ses aspects, un stator de machine électrique tournante, comportant une masse statorique comportant des encoches, des conducteurs électriques logés dans les encoches, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, étant en forme d'épingle en U, comportant chacun des première et seconde jambes s’étendant axialement respectivement dans des première A et seconde R encoches, les première A et seconde R encoches étant séparées par un nombre Np d’encoches. Le nombre Np d’encoches est le même pour tous les conducteurs électriques en forme d'épingle en U du stator. On peut également parler pour le nombre Np d’encoches de pas d’un conducteur électrique, qui est dans l’invention le même pour tous les conducteurs électriques du stator qui sont en forme d'épingle en U. On facilite ainsi la fabrication des épingles en U, et on simplifie l’étape de positionnement de celles-ci dans la masse statorique, notamment leur insertion.

Au moins une des première et seconde jambes des conducteurs électriques peut se prolonger hors des encoches par une portion de soudage inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à un axe longitudinal du stator pour venir en surplomb de la masse statorique circonférentiellement au niveau d’une encoche, cette encoche étant séparée de la première A ou de la seconde R encoche respectivement par un nombre NI et/ou N2 de dents. Les nombres NI et N2 peuvent être égaux ou différents.

Dans un mode de réalisation, N 1 peut varier de Np/2 - 0,5 à Np encoches, et N2 peut varier de 0 à Np/2 + 0,5 encoches. Dans un exemple de réalisation, NI est égal à Np et N2 est égale à 0. Dans un autre exemple de réalisation, NI et N2 sont égaux, étant égale à Np/2 ou Np/2 + 0,5 ou Np/2 - 0,5.

Dans un mode de réalisation, on a la portion de soudage de la seconde jambe du conducteur électrique qui est alignée avec celle-ci. Dans ce cas, on a N2 qui est nul.

Dans les autres cas où N2 est non nul, on a chacune des première et seconde jambes des conducteurs électriques qui peuvent se prolonger hors des encoches par une portion de soudage inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à un axe longitudinal du stator pour venir en surplomb de la masse statorique circonférentiellement au niveau d’une encoche, cette encoche étant séparée de la première A ou de la seconde R encoche respectivement par un nombre NI et N2 de dents, les nombre NI et N2 pouvant être égaux ou différents.

Jambes des épingles

Au moins une partie des conducteurs électriques ont chacun une portion de soudage la plus intérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, voire une majorité, mieux tous les conducteurs électriques ont chacun une portion de soudage la plus intérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator.

Au moins une partie des conducteurs électriques ont chacun une portion de soudage la plus extérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, voire une majorité, mieux tous les conducteurs électriques ont chacun une portion de soudage la plus extérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator.

Les portions intérieures sont disposées plus près du rotor que les portions extérieures.

Dans l’invention, les portions de soudage les plus intérieures sont inclinées avec une même inclinaison par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator. Ces portions de soudages les plus intérieures s’étendent toutes parallèlement entre elles. En ce qui concerne les portions de soudage les plus extérieures, elles ne sont pas nécessairement toutes inclinées avec une même inclinaison par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator. Elles peuvent être inclinées avec au moins deux, voire trois ou quatre, inclinaisons différentes par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator.

Dans un mode de réalisation, les portions de soudage les plus extérieures des conducteurs électriques sont inclinées avec au moins deux, voire trois ou quatre, inclinaisons différentes par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator.

La première jambe peut être disposée plus près du rotor que la seconde jambe. On peut parler de jambe intérieure. La seconde jambe peut être disposée plus près de la culasse du stator que la première jambe. On peut parler de jambe extérieure.

En variante, la première jambe peut être disposée plus près de la culasse du stator que la seconde jambe, et la seconde jambe peut être disposée plus près du rotor que la première jambe.

Au moins une partie des conducteurs électriques peuvent avoir une seconde jambe se prolongeant hors de l’encoche par une portion de soudage s’étendant dans un même plan radial que la seconde jambe, voir étant alignée avec celle-ci. Lorsque seule la première jambe des conducteurs électriques a une portion de soudage inclinée, la fabrication du stator en est facilitée, dans la mesure où les opérations d’inclinaisons des épingles peuvent être simplifiées et accélérées. Dans cette configuration, une seule des jambes du conducteur électrique est inclinée, de sorte que l’on peut ainsi limiter les déformations et les contraintes sur les conducteurs électriques. On peut notamment réduire ainsi les risques de contact électrique entre les phases du bobinage du stator.

Dans un mode de réalisation, seule la première jambe des conducteurs électriques a une portion de soudage inclinée. La portion de soudage de la seconde jambe peut être alignée avec la seconde jambe, s’étendant dans le prolongement de celle-ci et étant rectiligne avec celle-ci. Lorsque seule la première jambe des conducteurs électriques a une portion de soudage inclinée, la première jambe peut être disposée plus près du rotor que la seconde jambe. En variante, la première jambe inclinée peut être disposée plus près de la culasse du stator que la seconde jambe.

Au moins une partie des conducteurs électriques peuvent avoir une seconde jambe se prolongeant hors de l’encoche par une portion de soudage faisant un décrochement par rapport à l’encoche, tout en s’étendant dans un même plan radial que la seconde jambe. Le décrochement du conducteur électrique peut permettre d’atteindre des éléments métalliques d’un connecteur de phases. Les éléments métalliques peuvent être disposés radialement extérieurement par rapport aux conducteurs électriques auxquels ils sont connectés.

Au moins une partie des conducteurs électriques peut avoir une seconde jambe se prolongeant hors de l’encoche par une portion de soudage s’étendant circonférentiellement. Au moins une partie des conducteurs électriques peuvent avoir une seconde jambe se prolongeant hors de l’encoche par une portion de soudage s’étendant en dehors d’une surface circonférentielle. Ces portions de soudage en dehors d’une surface circonférentielle peuvent permettre d’atteindre un connecteur de phase qui peut être disposé autour des portions de soudage, plutôt qu’ au-dessus, relativement à un axe longitudinal du stator.

Le stator peut comporter deux conducteurs électriques par encoche.

Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage distribué. Le bobinage peut être ondulé ou en série. Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage fractionnaire. Le bobinage peut être à pas plein. Dans un mode de réalisation, le bobinage peut être à pas raccourci.

Bobinage multiphasé

Les conducteurs électriques logés dans les encoches peuvent former un bobinage multiphasé ayant au moins une première phase a et une deuxième phase b, un conducteur électrique d’entrée A de la première phase a étant située dans une première encoche (numéro d’encoche 1), un ou plusieurs conducteurs électriques de la deuxième phase b étant situés dans une deuxième encoche (numéro d’encoche 2), la deuxième encoche suivant immédiatement la première encoche quand on se déplace circonférentiellement autour de l’axe de rotation de la machine, dans le sens de circulation du courant électrique autour de l’axe de rotation de la machine

Le conducteur électrique d’entrée de la première phase est dans ce cas situé dans une première encoche juste avant une deuxième encoche recevant un ou plusieurs conducteurs électriques de la deuxième phase, quand on se déplace circonférentiellement autour de l’axe de rotation de la machine, dans le sens de circulation du courant électrique autour de l’axe de rotation de la machine.

Ainsi, le conducteur électrique d’entrée de la première phase est situé à l’opposé de la position habituelle, à savoir une position dans laquelle la première encoche recevant le conducteur électrique d’entrée de la première phase est suivie immédiatement par une deuxième encoche recevant un ou plusieurs conducteurs électriques de la même première phase, quand on se déplace circonférentiellement autour de l’axe de rotation de la machine, dans le sens de circulation du courant électrique autour de l’axe de rotation de la machine.

L’encoche d’entrée d’une première phase peut être suivie d’une encoche logeant des conducteurs électriques d’une deuxième phase différente de la première.

Ainsi, le nombre d’encoches entre le conducteur électrique d’entrée et le conducteur électrique de sortie d’une même phase est diminué. La première encoche d’entrée d’une phase peut être rapprochée d’une troisième encoche de sortie de cette même phase. Autrement dit, le nombre d’encoches séparant la première encoche d’entrée d’une phase et la troisième encoche de sortie de la même phase peut être plus petit. Ainsi, la mise en œuvre de l’invention permet de réduire le pas dentaire des conducteurs électriques qui servent à connecter les différentes voies de bobinage qui progresse dans le même sens autour de l’axe de rotation de la machine, et la longueur moyenne de chaque phase grâce à une meilleure imbrication des sous-ensembles de conducteurs électriques constituant le bobinage, mesurée circonférentiellement autour de l’axe de rotation de la machine. Le raccourcissement de la longueur moyenne d’une phase permet d’améliorer la résistance linéaire et les performances thermiques, et de réduire la masse de cuivre nécessaire.

On peut également obtenir pour les conducteurs électriques des têtes de chignon de hauteur moindre, du côté opposé aux soudures. La quantité de cuivre nécessaire à la fabrication des conducteurs est donc diminué, ce qui est avantageux économiquement. En outre, l’insertion des conducteurs électriques dans les encoches peut être facilitée.

Par ailleurs, un conducteur électrique de sortie de la première phase peut être situé dans une première encoche, un ou plusieurs conducteurs électriques de la deuxième phase étant situés dans une deuxième encoche, la deuxième encoche suivant immédiatement la première encoche quand on se déplace circonférentiellement autour de l’axe de rotation de la machine, dans le sens de circulation du courant électrique autour de l’axe de rotation de la machine.

Le conducteur électrique de sortie de la première phase peut être situé dans une première encoche juste avant une deuxième encoche recevant un ou plusieurs conducteurs électriques de la deuxième phase, quand on se déplace circonférentiellement autour de l’axe de rotation de la machine, dans le sens de circulation du courant électrique autour de l’axe de rotation de la machine.

Ainsi, le conducteur électrique de sortie de la première phase est situé à l’opposé de la position habituelle, à savoir une position dans laquelle la première encoche recevant le conducteur électrique de sortie de la première phase est suivie immédiatement par une deuxième encoche recevant un ou plusieurs conducteurs électriques de la même première phase, quand on se déplace circonférentiellement autour de l’axe de rotation de la machine, dans le sens de circulation du courant électrique autour de l’axe de rotation de la machine.

L’encoche de sortie d’une première phase peut être suivie d’une encoche logeant des conducteurs électriques d’une deuxième phase différente de la première.

Les entrées de phases peuvent être décalées d’un angle de 30°, 60°, 90 ou d’un angle de 120° par exemple.

La deuxième encoche peut comporter un ou plusieurs conducteurs électriques d’une même phase uniquement.

La première encoche d’entrée d’une première phase peut comporter un ou des conducteurs électriques de la première phase uniquement.

En variante, la première encoche d’entrée d’une première phase peut comporter un ou des conducteurs électriques de la première phase et un ou des conducteurs électriques de la deuxième phase. Le ou les conducteurs électriques de la première phase peuvent être placés du côté de la culasse ou en variante du côté de l’entrefer. Le ou les conducteurs électriques de la deuxième phase peuvent être placés du côté de l’entrefer ou en variante du côté de la culasse. Les entrées et sorties de phases peuvent être placées du côté de la culasse ou en variante du côté de l’entrefer.

Au moins un premier conducteur électrique logé dans une première encoche peut être relié électriquement à un deuxième conducteur électrique logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches.

Tous les conducteurs électriques ayant une extrémité libre située à une même position circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine, quelle que soit leur position radiale, peuvent être reliés électriquement ensemble.

Le stator peut comporter un connecteur de phases comportant des éléments métalliques connectés à des conducteurs électriques du stator. Les éléments métalliques peuvent être disposés radialement extérieurement ou intérieurement par rapport aux conducteurs électriques auxquels ils sont connectés. Les éléments métalliques connectés à des conducteurs des bobinages du stator peuvent être maintenus par un support isolant. Par ailleurs, le connecteur de phases peut présenter des pattes de connexion à un bus d’alimentation. La machine peut ainsi être reliée à un onduleur, connecté électriquement aux pattes de connexion du connecteur.

Epingles

Des conducteurs électriques au moins, voir une majorité des conducteurs électriques, peuvent être en forme d'épingles, de U ou de I. L’épingle peut être en forme de U (« U-pin » en anglais) ou droite, étant en forme de I (« I-pin » en anglais).

Dans un mode de réalisation, tous les conducteurs électriques sont en forme de U. En variante, tous les conducteurs électriques sont en forme de I.

Les conducteurs électriques en épingle et méplat permettent d’augmenter le coefficient de remplissage de l’encoche, rendant la machine plus compacte. Grâce à un coefficient de remplissage élevé, les échanges thermiques entre les conducteurs électriques et la masse statorique sont améliorés, ce qui permet de réduire la température des conducteurs électriques à l’intérieur des encoches.

En outre, la fabrication du stator peut être facilitée grâce aux conducteurs électriques en forme d'épingles. Enfin, les épingles ne nécessitant pas d’avoir des encoches ouvertes, on peut avoir des encoches fermées qui permettent de tenir les épingles et on peut donc ainsi supprimer l’étape d’insertion des cales du stator.

Des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, s’étendent axialement dans les encoches. Les conducteurs électriques peuvent être introduits dans les encoches correspondantes par l’une ou les deux extrémités axiales de la machine. Un conducteur électrique en forme de I a deux extrémités axiales chacune placées à l’une des extrémités axiales du stator. Il passe dans une encoche unique, et peut être soudé à chacune de ses extrémités axiales à deux autres conducteurs électriques, au niveau des extrémités axiales du stator. Le stator peut par exemple comporter 6, 10, 12, 14, 18, 22 ou 26 conducteurs électriques en forme de I, les autres conducteurs électriques pouvant tous être en forme de U.

Le stator peut être dépourvu de conducteur électrique en forme de I.

Un conducteur électrique en forme de U a deux extrémités axiales toutes deux placées à l’une des extrémités axiales du stator. Ces deux extrémités axiales sont définies par les deux jambes du U. Il passe dans deux encoches différentes, et peut être soudé à chacune de ses extrémités axiales à deux autres conducteurs électriques, au niveau d’un même côté axial du stator. Le bas du U, c’est- à-dire le côté du U formant le chignon ou tête de bobine, est disposé de l’autre côté axial du stator.

Au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, peuvent être en forme d'épingle en U.

En outre, l’encombrement des conducteurs électriques au niveau des têtes de bobines est diminué. Cela facilite l’imbrication des conducteurs électriques.

Le bobinage peut être dépourvu d’épingle en U d’une largeur différente de Np. Dans certaines réalisations de l’art antérieur, on a des épingles en U de trois largeurs différentes au moins. La largeur d’une épingle en U est égale au nombre de pas dentaire + 1. On définit la largeur d’une épingle en U par le nombre d’encoches séparant les première et seconde jambes de l’épingle en U, y compris les deux encoches logeant les deux jambes de l’épingle en U considérée. Les premières et seconde jambes peuvent être séparées par un nombre d’encoches compris entre 3 et 20, mieux entre 6 et 16, étant par exemple de 6,7, 8, 9 ou 10 ou 11 encoches.

Brins

Dans l’invention, chaque conducteur électrique peut comporter un ou plusieurs brins (« wire » ou « strand » en anglais). Par « brin », on entend l’unité la plus élémentaire pour la conduction électrique. Un brin peut être de section transversale ronde, on peut alors parler de ‘fil’, ou en méplat. Les brins en méplat peuvent être mis en forme en épingles, par exemple en U ou en I. Chaque brin est revêtu d’un émail isolant.

Le fait que chaque encoche puisse comporter plusieurs conducteurs et/ou plusieurs brins permet de minimiser les pertes par courants induits, ou pertes Joule AC, lesquelles évoluent avec le carré de la fréquence d’alimentation, ce qui est particulièrement avantageux à haute fréquence et lorsque la vitesse de fonctionnement est élevée. Le transfert thermique vers la source froide en est également facilité. On peut ainsi obtenir un meilleur rendement à haute vitesse.

Lorsque les encoches sont fermées, on peut obtenir une réduction des flux de fuites vu par les conducteurs, ce qui entraîne une diminution des pertes par courants de Foucault dans les brins. Dans un mode de réalisation, chaque conducteur électrique peut comporter plusieurs épingles, chacune formant un brin, comme explicité ci-dessus. Tous les brins d’un même conducteur électrique peuvent être reliés électriquement les uns aux autres à la sortie de l’encoche. Les brins reliés électriquement les uns aux autres sont placés en court-circuit. Le nombre de brins reliés électriquement ensemble peut être supérieur ou égal à 2, étant par exemple compris entre 2 et 12, étant par exemple de 3, 4, 6 ou 8 brins.

Plusieurs brins peuvent former un même conducteur électrique. Un même courant électrique d’une même phase circule dans l’ensemble des brins d’un même conducteur électrique. Tous les brins d’un même conducteur électrique peuvent être reliés électriquement les uns aux autres, notamment à la sortie de l’encoche. Tous les brins d’un même conducteur électrique peuvent être reliés électriquement les uns aux autres à chacune de leurs deux extrémités axiales, notamment à la sortie de l’encoche. Ils peuvent être reliées électriquement en parallèle.

Tous les brins de tous les conducteurs électriques ayant une extrémité libre située à une même position circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine, quelle que soit leur position radiale, peuvent être reliés électriquement les uns aux autres.

Dans un mode de réalisation, chaque conducteur électrique comporte un seul brin. Dans un autre mode de réalisation, chaque conducteur électrique comporte trois brins.

Dans le cas où une encoche comporte deux conducteurs électriques, une encoche peut donc loger deux brins, ou en variante six brins, par exemple, répartis entre les deux conducteurs électriques.

En variante, une encoche comporte quatre conducteurs électriques. Chaque conducteur électrique peut comporter deux brins. L’encoche loge alors huit brins, répartis entre les quatre conducteurs électriques.

Les brins peuvent être positionnés dans l’encoche de façon que leur dimension circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine soit supérieure à leur dimension radiale. Une telle configuration permet une réduction des pertes par courants de Foucault dans les brins.

Un brin peut avoir une largeur comprise entre 1 et 5 mmm, étant par exemple de l’ordre de 2,5 ou 3 mm. La largeur d’un brin est définie comme sa dimension dans la direction circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine.

Un brin peut avoir une hauteur comprise entre 1 et 5 mm, étant par exemple de l’ordre de 1,6 ou 1,8 mm. La hauteur d’un brin est définie comme son épaisseur dans la dimension radiale.

Les conducteurs électriques peuvent être réalisés en cuivre ou aluminium.

Bobinage Un bobinage est constitué d’un nombre de phases m décalées dans l’espace de telle façon que lorsqu’elles sont alimentées par un système de courant multi-phasés, elles produisent un champ tournant.

Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage unique, notamment à pas entier ou fractionnaire. Par « bobinage unique », on entend que les conducteurs électriques sont reliés électriquement ensemble dans le stator, et que les connexions entre les phases sont faites dans le stator, et non pas à l’extérieur du stator, par exemple dans une boite à bornes.

Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage distribué. Le bobinage n’est pas concentré ou bobiné sur dent.

Le bobinage peut être à pas plein. Chaque encoche ne loge que des conducteurs électriques d’une même phase et/ou la largeur d’un conducteur électrique est égale au nombre d’encoches divisé par le nombre de pôles.

En variante, le bobinage peut être à pas raccourci. Des encoches peuvent loger des conducteurs électriques de phases différentes. Dans un mode de réalisation, au moins une encoche loge un conducteur électrique de la première phase et un conducteur électrique de la deuxième phase et/ou la largeur de la majorité des conducteurs électriques est inférieure au nombre d’encoches divisé par le nombre de pôles.

Le bobinage est dans l’invention entier ou fractionnaire. Le bobinage peut être entier à pas avec ou sans raccourcissement, ou en variante fractionnaire. Dans un mode de réalisation, les conducteurs électriques forment un bobinage fractionnaire.

Pour un bobinage fractionnaire, le nombre d’encoches par pôle et par phase est fractionnaire, c’est-à-dire que le rapport q défini par ^=Ne/(2pm) s’écrit sous la forme d’une fraction irréductible z/n, z et n étant deux nombres entiers non nuis, n étant différent de 1 , où Ne est le nombre d’encoches du stator, m le nombre de phases du bobinage et p le nombre de paires de pôles du stator.

Le nombre d’encoches du stator peut être compris entre 18 et 96, mieux entre 30 et 84, étant par exemple de 18, 24, 27, 30, 36, 42, 45, 48, 54, 60, 63, 72, 78, 81, 92, 96, mieux étant de 60 ou 63. Le nombre de pôles du stator peut être compris entre 2 et 24, voire entre 4 et 12, étant par exemple de 6 ou de 8.

La combinaison nombre d’encoches/nombre de pôles du stator peut être choisie parmi les combinaisons de la liste suivante, qui n’est pas limitative : 30/4, 42/4, 45/6, 48/8, 63/6, 60/8, 78/8, 84/8.

Dans un mode de réalisation, la combinaison nombre d’encoches/nombre de pôles du stator est 60/8. On a dans ce cas =60/(2*4*3)=5/2.

Dans un mode de réalisation, la combinaison nombre d’encoches/nombre de paires de pôles du stator est 63/6. On a dans ce cas =63/(2*3*3)=7/2. Plus largement, la combinaison entre le nombre d’encoches Ne et le nombre de paires de pôles p du stator peut être l’une de celles cochées dans le tableau 1 suivant, pour un bobinage triphasé.

[Tableau 1] invention si le nombre de phases est différent, étant par exemple de deux, la machine comportant alors un bobinage biphasé, ou étant par exemple de 5, 6 ,7 9, 11 ou 13. Le bobinage est polyphasé.

La mise en série des conducteurs électriques peut être faite en bobinage dit ondulé ou en bobinage dit en série. Par « bobinage ondulé », on entend un bobinage dans lequel les conducteurs électriques d’une même phase et d’un même pôle sont reliés électriquement l’un à l’autre de façon que, pour une voie d’enroulement, le courant électrique de la phase circule dans les conducteurs électriques en tournant autour de l’axe de rotation de la machine toujours dans un seul sens. Pour une voie d’enroulement, les conducteurs électriques d’une même phase et d’un même pôle ne se chevauchent pas lorsqu’ observés perpendiculairement à l’axe de rotation de la machine.

Par « bobinage en série », on entend un bobinage dans lequel les conducteurs électriques d’une même phase d’un même pôle sont reliés électriquement l’un à l’autre de façon que le courant électrique de la phase circule dans les conducteurs électriques en tournant autour de l’axe de rotation de la machine alternativement dans un sens puis dans l’autre. Pour une voie d’enroulement, les conducteurs électriques d’une même phase et d’un même pôle se chevauchent lorsqu’ observés perpendiculairement à l’axe de rotation de la machine.

Le bobinage peut comporter une seule voie d’enroulement ou plusieurs voies d’enroulement. Dans un « conducteur électrique » circule le courant d’une même phase par voie d’enroulement. Par « voie d’enroulement », on entend l’ensemble des conducteurs électriques de la machine qui sont parcourus par un même courant électrique d’une même phase. Ces conducteurs électriques peuvent être connectés entre eux en série ou en parallèle ou en série-parallèle. Dans le cas où on a une seule voie, les conducteurs électriques sont connectés en série. Dans le cas où on a plusieurs voies, les conducteurs électriques de chaque voie sont connectés en série, et les voies sont connectées en parallèle.

Au moins un premier conducteur électrique logé dans une première encoche peut être relié électriquement à un deuxième conducteur électrique logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches.

Par « reliés électriquement », on entend tout type de liaison électrique, notamment par soudure, avec différentes méthodes de soudures possibles, notamment laser, induction, friction, ultrasons, vibrations, ou brasure, ou par serrage mécanique, notamment par sertissage, vissage ou rivetage par exemple. L’étape de soudure peut être mise en œuvre au moyen d’une source de chaleur, notamment un laser ou un arc électrique, par exemple un arc électrique produit au moyen d’une électrode de tungstène. Le procédé de soudure utilisant une électrode de tungstène peut être une soudure TIG (en anglais « Tungsten Inert Gas »). Dans ce procédé de soudure, l’arc électrique est produit à partir d’une électrode de tungstène et d’un plasma. L’utilisation d’une source de chaleur permet de réaliser la fusion des extrémités libres des brins sans dégrader l’assemblage des brins du ou des conducteurs. On peut utiliser une seule source de chaleur pour réaliser une même soudure. En variante, on peut utiliser plusieurs sources de chaleur pour réaliser une même soudure.

Les premier et deuxième conducteurs électriques peuvent être reliés électriquement à la sortie des encoches, c’est-à-dire que la liaison électrique est formée sur les conducteurs électriques juste après leur sortie des deux encoches, à une extrémité axiale de la masse statorique. La liaison électrique peut être faite dans un plan perpendiculaire à Taxe de rotation de la machine. Le plan de la liaison électrique peut être éloigné de la masse statorique de 30 à 70 mm environ, mieux de 40 à 60 mm environ.

Les conducteurs électriques peuvent être disposés dans les encoches de manière répartie. Par « répartie », il faut comprendre que les conducteurs électriques de départ et de retour sont logés chacun dans des encoches différentes et non consécutives. Au moins l’un des conducteurs électriques peut passer successivement dans deux encoches non consécutives.

Les conducteurs électriques peuvent être disposés de manière rangée dans les encoches. Par « rangée », on entend que les conducteurs électriques ne sont pas disposés dans les encoches en vrac mais de manière ordonnée. Ils sont empilés dans les encoches de manière non aléatoire, étant par exemple disposés selon une rangée de conducteurs électriques alignés dans la direction radiale.

Les conducteurs électriques peuvent être en section transversale de forme générale rectangulaire, notamment avec des arêtes arrondies. La dimension circonférentielle d’un conducteur électrique peut correspondre sensiblement à la largeur d’une encoche. Ainsi, une encoche peut ne comporter dans sa largeur qu’un seul conducteur électrique. La largeur de l’encoche est mesurée dans sa dimension circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine.

Les conducteurs électriques peuvent être adjacents les uns aux autres par leurs grands côtés, autrement appelé le plat.

L’optimisation de l’empilement peut permettre de disposer dans les encoches une plus grande quantité de conducteurs électriques.

Le stator peut comporter un capteur pour mesurer la température des conducteurs électriques, par exemple un thermocouple. Le capteur peut être disposé dans l’encoche, ou en variante au niveau des portions de soudage.

Au moins une dent, mieux toutes les dents, peuvent être en section transversale de forme générale trapézoïdale. Au moins une dent, mieux toutes les dents, peuvent avoir des bords divergents lorsque l’on s’éloigne de l’axe de rotation de la machine.

La masse statorique peut être réalisée par empilement de tôles. Les dents sont reliées entre elles par des ponts de matière, et du côté opposé par une culasse. Les encoches fermées peuvent être réalisées entièrement par découpage dans les tôles. Chaque tôle de l’empilement de tôles peut être monobloc.

Chaque tôle est par exemple découpée dans une feuille d’acier magnétique ou contenant de l’acier magnétique, par exemple de l’acier de 0,1 à 1,5 mm d’épaisseur. Les tôles peuvent être revêtues d’un vernis isolant électrique sur leurs faces opposées avant leur assemblage au sein de l’empilement. L’isolation électrique peut encore être obtenue par un traitement thermique des tôles, le cas échéant.

En variante, la masse statorique peut être fabriquée à partir d’une poudre magnétique compactée ou agglomérée.

Machine et rotor

L’invention a encore pour objet une machine électrique tournante, tel qu’un moteur synchrone ou une génératrice synchrone, comportant un stator tel que défini précédemment. La machine peut être synchrone ou asynchrone. La machine peut être à reluctance. Elle peut constituer un moteur synchrone.

La vitesse maximale de rotation de la machine peut être élevée, étant par exemple supérieure à 10 000 tr/min, mieux supérieure à 12 000 tr/min, étant par exemple de l’ordre de 14 000 tr/min à 15 000 tr/min, voire même de 20 000 tr/min ou de 25 000 tr/min. La vitesse maximale de rotation de la machine peut être inférieure à 100 000 tr/min, voire à 60 000 tr/min, voire encore inférieure à 40 000 tr/min, mieux inférieure à 30 000 tr/min.

La machine électrique tournante peut comporter un rotor. Le rotor peut être à aimants permanents, avec des aimants surfaciques ou enterrés. Le rotor peut être à concentration de flux. Il peut comporter une ou plusieurs couches d’aimants disposées en I, en U ou en V. En variante, il peut s’agir d’un rotor bobiné ou à cage d’écureuil, ou d’un rotor à réluctance variable.

Le diamètre du rotor peut être inférieur à 400 mm, mieux inférieur à 300 mm, et supérieur à 50 mm, mieux supérieur à 70 mm, étant par exemple compris entre 100 et 200 mm.

Le rotor peut comporter une masse rotorique s’étendant selon l’axe de rotation et disposée autour d’un arbre. L’arbre peut comporter des moyens de transmission de couple pour l’entraînement en rotation de la masse rotorique.

Le rotor peut être monté en porte à faux ou non.

La machine peut être insérée seule dans un carter ou insérée dans un carter de boite de vitesse. Dans ce cas, elle est insérée dans un carter qui loge également une boite de vitesse.

Brève description des dessins

L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de réalisation non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :

[Fig 1] La figure 1 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’un stator réalisé conformément à l’invention.

[Fig la] La figure la est une vue en perspective, schématique et partielle, du stator de la figure 1.

[Fig 2] La figure 2 illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 3] La figure 3 illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 4] La figure 4 illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 5] La figure 5 illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 6] La figure 6 illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 6a] La figure 6a illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 6b] La figure 6b illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 6c] La figure 6c illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 7a] La figure 7a illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 7b] La figure 7b illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 7c] La figure 7c illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 8] La figure 8 illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 8a] La figure 8a est une vue en perspective d’une couronne de déformation utilisée dans le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 9] La figure 9 illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1. [Fig 9a] La figure 9a est une vue en perspective d’une couronne de déformation utilisée dans le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 10] La figure 10 illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 10a] La figure 10a est une vue en perspective d’une couronne de déformation utilisée dans le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 11] La figure 11 illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 1 la] La figure 1 la illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 11b] La figure 11b illustre le procédé de fabrication du stator de la figure 1.

[Fig 12a] La figure 12a illustre une variante de réalisation du procédé.

[Fig 12b] La figure 12b illustre cette variante de réalisation du procédé.

[Fig 12c] La figure 12c illustre cette variante de réalisation du procédé.

[Fig 13] La figure 13 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’une variante de réalisation.

Description détaillée

On a illustré aux figures 1 et la un stator 2 d’une machine électrique tournante 1 comportant également un rotor non représenté. Le stator permet de générer un champ magnétique tournant d’entraînement du rotor en rotation, dans le cadre d’un moteur synchrone ou asynchrone, et dans le cas d’un alternateur, la rotation du rotor induit une force électromotrice dans les conducteurs électriques du stator.

Les exemples illustrés ci-dessous sont schématiques et les dimensions relatives des différents éléments constitutifs n’ont pas été nécessairement respectées.

Le stator 2 comporte des conducteurs électriques 22, lesquels sont disposés dans des encoches 21 ménagées entre des dents 23 d’une masse statorique 25. Les encoches 21 sont fermées. Les encoches 21 sont fermées du côté de l’entrefer par des ponts de matière 27, reliant chacun deux dents consécutives de la masse statorique 25, et du côté opposé par une culasse 29. Cette dernière et les dents 23 sont d’un seul tenant. Les conducteurs électriques 22 peuvent être pour la plupart d’entre eux en forme d'épingles, à savoir en forme de U, et s’étendant axialement dans les encoches.

Dans l’exemple décrit, tous les conducteurs électriques 22 du stator 2 sont identiques, étant tous en forme d’épingle en U, avec un même pas Np pour tous les conducteurs électriques du stator qui sont en forme d'épingle en U. Chaque conducteur électrique en forme d'épingle en U comporte des première 22e et seconde 22f jambes s’étendant axialement respectivement dans des première A et seconde R encoches. Les première A et seconde R encoches sont séparées par un nombre Np d’encoches et par un nombre Nd de dents. Le nombre Np d’encoches est le même pour tous les conducteurs électriques en forme d'épingle en U du stator. Dans l’exemple décrit, Np vaut 11. Le nombre Nd de dents est le même pour tous les conducteurs électriques en forme d'épingle en U du stator. Dans l’exemple décrit, Nd vaut 10.

Les premières jambes 22e sont intérieures et les secondes jambes 22f sont extérieures.

Dans l’exemple décrit, un premier conducteur électrique logé dans une première encoche est relié électriquement à un deuxième conducteur électrique logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches. Les première et deuxième encoches sont non consécutives. Dans l’exemple illustré, elles sont séparées par 12 autres encoches et par 11 dents. En variante, les première et deuxième encoche sont séparées par 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ou 13 autres encoches, par exemple, et par 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12 ou 13 dents.

Les conducteurs électriques sont disposés dans les encoches de manière répartie, et ils forment un bobinage distribué, qui est dans l’exemple décrit fractionnaire. Dans cet exemple, le nombre d’encoches est de 63. Le nombre de pôles du stator est de 6. Ainsi, la combinaison nombre d’encoches/nombre de pôles du stator est de 63/6.

Les conducteurs électriques forment un bobinage fractionnaire, pour lequel le rapport q défini par ^=Ne/(2pm) s’écrit sous la forme d’une fraction irréductible z/n, z et n étant deux nombres entiers non nuis, n étant différent de 1, où Ne est le nombre d’encoches du stator, m le nombre de phases du bobinage et p le nombre de paires de pôles du stator. On a alors q=63/(3 x6)=7/2 pour cette machine à 63 encoches et 6 pôles.

Les conducteurs électriques 22 sont en cuivre ou aluminium, ou tout autre matériau conducteur émaillé ou revêtu de tout autre revêtement isolant adapté.

Les conducteurs électriques 22 sont disposés de manière rangée dans les encoches 21, selon une rangée de conducteurs électriques alignés.

Les conducteurs électriques peuvent être en section transversale de forme générale rectangulaire, notamment avec des coins arrondis. Ils sont dans l’exemple décrit superposés radialement en une seule rangée. La dimension circonférentielle d’un conducteur électrique correspond sensiblement à la largeur d’une encoche. Ainsi, l’encoche ne comporte dans sa largeur qu’un seul conducteur électrique. Elle peut comporter plusieurs conducteurs électriques dans sa dimension radiale. Elle en comporte deux dans l’exemple décrit.

Par ailleurs, les conducteurs électriques en épingles ont chacun des première 22e et seconde 22f jambes qui se prolongent hors des encoches par une portion de soudage 22b inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à un axe longitudinal du stator pour venir en surplomb de la masse statorique circonférentiellement au niveau d’une encoche, cette encoche étant séparée de la première A ou de la seconde R encoche respectivement par un nombre NI et/ou N2 de dents.

Dans l’exemple décrit en référence aux figures 1 et la, on a la portion de soudage 22b de la seconde jambe extérieure 22f du conducteur électrique 22 qui est alignée avec celle-ci. Dans ce cas, on a N2 qui est nul. La première jambe intérieure 22e est disposée plus près du rotor que la seconde jambe 22f. La seconde jambe extérieure 22f est disposée plus près de la culasse du stator que la première jambe 22e. Ainsi, dans cet exemple, on a NI qui vaut 11.

Pour chaque conducteur électrique, la portion de soudage 22b la plus intérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, qui est disposée plus près du rotor, est inclinée avec une même inclinaison par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator que les autres portions de soudage les plus intérieures.

Pour chaque conducteur électrique, la portion de soudage la plus extérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, qui est disposée plus loin du rotor, est inclinée avec une inclinaison qui peut être différente par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator que les autres portions de soudage les plus extérieures. Les portions de soudage les plus extérieures ne sont pas nécessairement toutes inclinées avec une même inclinaison par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator. Elles peuvent être inclinées avec au moins deux, voire trois ou quatre, inclinaisons différentes par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator.

Par ailleurs, certains conducteurs électriques ont une seconde jambe extérieure 22f se prolongeant hors de l’encoche par une portion de soudage 22b faisant un décrochement par rapport à l’encoche, tout en s’étendant dans un même plan radial que la seconde jambe. Cette portion de soudage 22b est radialement encore plus éloignée de l’axe de rotation de la machine. Ce décrochement du conducteur électrique permet d’atteindre les éléments métalliques du connecteur de phases de la machine. Il s’agit des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase.

On obtient ainsi, comme bien visible sur la figure la, qu’au moins une portion de soudage d’un conducteur électrique d’entrée et/ou de sortie de phase est aligné radialement avec des portions de soudage d’autres conducteurs électriques. Chaque portion de soudage des conducteurs électriques d’entrée de phase est notamment alignée radialement avec des portions de soudage d’autres conducteurs électriques.

Par ailleurs, les portions de soudage des conducteurs électriques sont disposées en trois couches par rapport à l’axe longitudinal du stator, chaque couche comportant un nombre différent de portions de soudage de conducteurs électriques. Les différentes couches de portions de soudage de conducteurs électriques sont concentriques autour de l’axe longitudinal du stator.

Dans l’exemple décrit, la couche la plus intérieure Int comporte autant de portions de soudage que d’encoches au stator. La couche la plus extérieure Ext comporte un nombre de portions de soudage égal au double du nombre de phases du bobinage du stator, ici six avec un bobinage triphasé. Enfin, la couche intermédiaire Cen placée entre la couche la plus intérieure et la couche la plus extérieure comporte un nombre de portions de soudage égal au nombre d’encoches du stator duquel on déduit le double du nombre de phases du bobinage du stator, ici six avec le bobinage triphasé.

Ainsi, les portions de soudage 22b de conducteurs électriques sont bien alignées entre elles, ce qui peut faciliter le soudage des conducteurs électriques 22 et simplifier la fabrication du stator.

On va maintenant décrire en détails le procédé de fabrication du stator, en référence aux figures 2 à 12c.

Dans une première étape (a) du procédé de fabrication, on fournit, comme visible sur la figure 2, une masse statorique 25, comportant un paquet de tôles magnétiques, la masse statorique 25 comportant des encoches 21 ménagées entre des dents 23, des conducteurs électriques 22 étant logés dans les encoches 21. Tous les conducteurs électriques sont en forme d'épingle en U, comportant chacun des jambes intérieure 22e et extérieure 22f, lesquelles s’étendent notamment axialement respectivement dans des première A et seconde R encoches. Au moins une des jambes intérieure 22e et extérieure 22f des conducteurs électriques 22 se prolonge hors des encoches par une portion de soudage.

Dans une deuxième étape (b), on va décaler circonférentiellement les jambes extérieures des conducteurs électriques d’un demi pas dentaire par rapport aux jambes intérieures. La deuxième étape (b) peut être décomposées en plusieurs sous-étapes (bl) à (b4).

L’étape (b) de décalage circonférentiel des jambes extérieures des conducteurs électriques d’un demi pas dentaire comporte une étape (bl) de mise en position de deux couronnes intérieure 31 et extérieure 32 de positionnement des conducteurs électriques 22. Les deux couronnes intérieure 31 et extérieure 32 de positionnement sont mises en place contre la masse statorique 25, juste au-dessus du paquet de tôles de celle-ci, comme visible sur la figure 2. La couronne intérieure 31 a une forme de disque.

Les deux couronnes intérieure 31 et extérieure 32 de positionnement comportent comme décrit plus loin, des doigts mobiles respectivement 33 et 34, qui s’étendent radialement et qui sont mobiles chacun selon un axe radial du stator. Durant l’étape (bl) de mise en position des couronnes de positionnement, les doigts mobiles sont en position escamotée dans les couronnes de positionnement.

Dans une étape (b2), on sort les doigts mobiles 33 et 34, qui viennent se placer chacun entre deux conducteurs électriques 22 consécutifs, en coulissant comme des pistons, comme visible sur la figure 3. Les doigts mobiles 34 de la couronne extérieure 32 de positionnement viennent se placer entre les jambes extérieures 22f des conducteurs électriques et les doigts mobiles 33 de la couronne intérieure 31 de positionnement viennent se placer entre les conducteurs électriques intérieurs 22e. La couronne extérieure de positionnement 32 comporte autant de doigts mobiles 34 que de dents au stator. Ils peuvent être tous identiques les uns aux autres.

La couronne intérieure de positionnement 31 comporte également autant de doigts mobiles 33 que de dents au stator. Ils peuvent être tous identiques les uns aux autres.

Dans la position d’emprise, tous les doigts mobiles 33, 34 sont engagés chacun entre deux conducteurs électriques consécutifs. Ils permettent de favoriser leur alignement, notamment lors d’un mouvement en translation le long de l’axe longitudinal du stator des couronnes de positionnement 31 , 32, décrit ci-après.

Dans une étape (b3), on déplace les couronnes de positionnement 31, 32 en translation le long de l’axe longitudinal du stator, en éloignement de la masse statorique 25, à savoir vers le haut sur la figure 4. Ainsi, les couronnes de positionnement sont déplacées vers les extrémités des portions de soudage 22b. Dans ce mouvement de translation, les doigts mobiles 33, 34 jouent le rôle de peignes qui permettent de bien aligner les conducteurs électriques.

Dans une étape (b4), on fait tourner la couronne extérieure de positionnement d’un angle donné autour de l’axe longitudinal du stator, comme illustré sur la figure 5. L’angle est ici égal à un demi pas dentaire. Dans ce mouvement de rotation, les doigts mobiles permettent de vriller les jambes extérieures 22f d’un demi pas dentaire par rapport aux jambes intérieures 22e.

En particulier, la couronne extérieure de positionnement 32 est déplacée en rotation par rapport à la couronne intérieure de positionnement 31 et par rapport au stator, tandis que la couronne intérieure de positionnement 31 reste fixe par rapport au stator.

Dans une étape (c) illustrée à la figure 6, on décale radialement vers l’extérieur les six jambes extérieures 22f des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase, et on les place sur une troisième couche, à savoir la couche la plus extérieure Ext.

A cet effet, on sort des doigts mobiles de phase 35 de la couronne intérieure de positionnement 31, lesquels sont configurés pour avoir une course radiale plus longue que les autres doigts mobiles 33 de la couronne intérieure de positionnement 31.

Les doigts mobiles de la couronne intérieure de positionnement 31 comportent ainsi des doigts mobiles de phase 35 configurés pour avoir une course radiale plus longue que les autres doigts mobiles 33, ici six doigts mobiles de phase 35. La couronne intérieure de positionnement comporte ainsi des doigts mobiles avec deux courses radiales possibles, une plus courte pour la plupart d’entre eux 33, et une plus longue pour certains d’entre eux 35, notamment six d’entre eux.

La course radiale plus longue de ces doigts mobiles de phase permet le décalage radial vers l’extérieur, en éloignement de l’axe longitudinal du stator, des jambes extérieures 22f des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase, par rapport aux autres jambes extérieures qui restent alignées circonférentiellement. En outre, la couronne extérieure de positionnement 32 comporte des encoches 38 pour recevoir les conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase. Ces encoches 38 permettent le placement des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase sur la troisième couche la plus extérieure Ext.

Certains ou tous les doigts mobiles de la couronne extérieure de positionnement peuvent comporter chacun un épaulement 36, comme illustré à la figure 6a, lequel peut permettre de caler les conducteurs électriques. En particulier les doigts mobiles présents au niveau des encoches précitées peuvent comporter un tel épaulement.

Le décalage radial vers l’extérieur peut être plus ou moins accentué. L’inclinaison des jambes extérieures peut comporter une partie courbée ayant un grand rayon de courbure, comme illustré à la figure 6b, ou un rayon de courbure plus faible, comme illustré à la figure 6c, ce qui fait que la portion de soudage se trouve alors plus près du paquet de tôle.

Avant leur déformation dans le procédé de l’invention, la longueur des portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase peut être supérieure à la longueur des portions de soudage des jambes extérieures des autres conducteurs électriques, comme illustré aux figures 7a à 7c.

Le procédé comporte ensuite l’étape (d) supplémentaire suivante :

(d) déformer circonférentielle les portions de soudage des conducteurs électriques, avec au moins deux pas différents, en particulier trois pas différentes. Cette étape (d) peut être décomposées en plusieurs sous-étapes (dl) à (d5) et est mise en œuvre à l’aide de trois couronnes de déformation 41,

42, 43 concentriques, dont une deuxième couronne de déformation 42 qui est configurée pour être imbriquée dans une première couronne de déformation 41, étant configurée pour s’y déplacer en rotation.

Dans une étape (dl), on met d’abord en position la troisième couronne de déformation

43, comme illustré à la figure 8. Cette troisième couronne de déformation 43 va venir déformer notamment les portions de soudage des jambes intérieures des conducteurs électriques à un premier pas PL

La troisième couronne de déformation 43 est de forme générale circulaire et crénelée, comportant en particulier autant de créneaux que d’encoches au stator pour recevoir les portions de soudage des conducteurs électriques. Les créneaux 49 sont réguliers, étant tous régulièrement répartis sur sa circonférence.

Dans l’exemple décrit, elle comporte 63 créneaux 49, comme visible sur la figure 8a, pour un stator comportant 63 encoches et 6 pôles. Cette troisième couronne de déformation permet de déformer les 63 portions de soudage des jambes intérieures des conducteurs électriques à un premier pas PL Dans une étape (d2), on met en position la première couronne de déformation 41, comme illustré à la figure 9. Cette première couronne de déformation 41 va venir déformer une partie des portions de soudage des jambes extérieures 22f des conducteurs électriques à un deuxième pas P2, ainsi que toutes les portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques décalés radialement à l’étape (c).

Cette première couronne de déformation 41 est de forme générale circulaire et crénelée, comportant un nombre de créneaux 49 égal au nombre d’encoches du stator duquel on déduit le nombre de créneaux de la deuxième couronne de déformation 42 décrite ci-après.

Dans l’exemple décrit, elle comporte 42 créneaux 49, pour un stator comportant 63 encoches et 6 pôles. Cette première couronne de déformation 41 permet de déformer 42 portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques à un deuxième pas P2.

La première couronne de déformation comporte également des encoches 48 qui permettent également de déformer toutes les portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques décalés radialement à l’étape (c), notamment six encoches 48 pour six portions de soudage décalées radialement à l’étape (c).

Elle comporte également des fenêtres 45 pour recevoir des pattes 46 de la deuxième couronne de déformation 42. Les fenêtres 45 de la première couronne de déformation ont une étendue circonférentielle plus longue que les pattes 46 de la deuxième couronne de déformation 42, ce qui peut permettre le déplacement en rotation de la deuxième couronne de déformation dans la première couronne de déformation.

Dans une étape (d3), on met en position la deuxième couronne de déformation 42, comme illustré à la figure 10. Cette deuxième couronne de déformation 42 peut venir déformer notamment les autres portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques à un troisième pas P3.

La deuxième couronne de déformation 42 est configurée pour être imbriquée dans la première couronne de déformation 41, et pour s’y déplacer en rotation.

La deuxième couronne de déformation 42 est de forme générale circulaire et crénelée, comportant en particulier des pattes 46 reçues chacune dans une fenêtre 45 de la première couronne de déformation 4L Les pattes 46 peuvent se déplacer dans les fenêtres 45 lorsque la deuxième couronne de déformation 42 se déplace en rotation dans la première couronne de déformation 4L Les pattes 46 sont crénelées, comportant des créneaux 49.

Dans l’exemple décrit, la deuxième couronne de déformation comporte 15 créneaux 49 répartis sur 4 pattes 46, pour un stator comportant 63 encoches et 6 pôles.

Dans une étape (d4), on remet en position contre la masse statorique les couronnes intérieure 31 et extérieure 32 de positionnement. La couronne extérieure de positionnement 32 descend en hélice afin de suivre l’inclinaison des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase qui sont placés sur la troisième couche la plus extérieure Ext. La couronne intérieure de positionnement 31 descend parallèlement à l’axe longitudinal du stator. Pendant ce mouvement de remise en position, les doigts mobiles des couronnes intérieure et extérieure de positionnement sont en position escamotée.

Une fois les couronnes intérieure et extérieure de positionnement remises en position, les doigts mobiles peuvent être replacés en position d’emprise avec les conducteurs électriques. Ce mouvement permet d’obtenir la protection des isolants en sortie d’encoche lors de l’étape suivante.

Dans une étape (d5), on entraine en rotation simultanée les première, deuxième et troisième couronnes de déformation 41, 42, 43, avec des pas différents, comme illustré à la figure 11.

En particulier, la deuxième couronne de déformation est mise en rotation par rapport à la première couronne de déformation. On a illustré à la figure 11 a la position de départ des première et deuxième couronnes de déformation, et à la figure 11b leur position d’arrivée. Les première et deuxième couronne de déformation sont mises en rotation dans une première direction, mais pas au même pas, tandis que la troisième couronne de déformation est mise en rotation dans une deuxième direction opposée à la première direction.

Par les mouvements de rotation des couronnes de déformation, on vient déformer les portions de soudage des jambes intérieures des conducteurs électriques à un premier pas PI . On vient déformer une partie des portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques à un deuxième pas P2. On vient déformer toutes les portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques décalés radialement à l’étape (c), ainsi que les autres portions de soudage des jambes extérieures des conducteurs électriques à un troisième pas P3. Le troisième pas P3 est inférieur aux premier et deuxième pas PI et P2.

Après la mise en rotation, les portions de soudage des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase sont alignées radialement avec des portions de soudage d’autres conducteurs électriques.

Dans une étape supplémentaire (e), les couronnes de déformation sont retirées, puis les couronnes intérieure et extérieure de positionnement sont retirées également.

Dans l’exemple qui vient d’être décrit, la mise en rotation des première, deuxième et troisième couronnes de déformation est simultanée pour les trois couronnes de déformation.

Dans l’exemple qui vient d’être décrit, les conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase sont poussés vers l’extérieur.

En variante, comme illustré aux figures 12a à 12c, ils peuvent être tirés vers l’extérieur. L’ensemble d’outillage peut à cet effet comporter une pince ou un autre outil de saisie, tel que des griffes indépendantes 50. Lesdites griffes 50 peuvent être configurées pour permettre la déformation vers l’extérieur de ces portions de soudage. Cette variante de réalisation peut notamment être mise en œuvre avec des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase dépassant longitudinalement des autres conducteurs électriques, étant plus long que ceux-ci. Dans une autre variante de réalisation, les conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase sont poussés vers l’intérieur. Dans ce cas, comme illustré à la figure 13, on a décalé circonférentiellement les jambes intérieures 22e des conducteurs électriques d’un demi pas dentaire par rapport aux jambes extérieures 22f, puis on a décalé radialement vers l’intérieur les six jambes intérieures 22e des conducteurs électriques d’entrée et/ou de sortie de phase.