La présente invention concerne les machines électriques tournantes et plus particulièrement les stators de telles machines. Elle concerne également les procédés de fabrication de ces machines.

Dans la plupart des stators connus, la culasse ménage des encoches totalement ouvertes ou semi-ouvertes en direction de l’entrefer, de manière à permettre l’introduction des bobinages. Généralement, les encoches semi-ouvertes reçoivent des conducteurs électriques de section transversale circulaire disposés en vrac, tandis que les encoches ouvertes logent des conducteurs électriques de section transversale rectangulaire, disposés de manière rangée. Dans les deux cas, les conducteurs électriques sont isolés de la masse statorique par des feuilles insérées dans les encoches en U et recevant les conducteurs électriques. Dans le cas d’une encoche recevant deux bobinages de phases différentes, les bobinages de phases différentes sont également séparés entre eux par une feuille isolante. La ou les feuilles isolantes doivent être maintenues en position dans les encoches pendant l’insertion des conducteurs électriques.

Le brevet US 6 198 190 décrit un stator présentant des encoches semi-ouvertes vers l’entrefer recevant des conducteurs électriques en forme de U et de section transversale rectangulaire. De tels conducteurs électriques sont insérés dans les encoches par coulissement des conducteurs électriques dans les encoches selon l’axe longitudinal des encoches. Les conducteurs électriques sont isolés de la masse statorique et entre eux par un isolant en S disposé dans les encoches. L’isolant est inséré dans les encoches avant l’insertion des conducteurs électriques.

La demande de brevet LR 3 019 947 décrit un stator comportant une couronne dentelée comportant des dents reliées entre elles par des ponts de matière et définissant entre elles des encoches de réception des bobines, les encoches étant ouvertes radialement vers l’extérieur. Les ouvertures des encoches sont fermées par une culasse rapportée sur la couronne dentelée.

Il existe un besoin pour bénéficier d’un procédé de fabrication d’un stator de machine électrique tournante permettant un remplissage facile et efficace des encoches, tout en assurant des performances électromagnétiques satisfaisantes. L’invention vis plus particulièrement à réaliser l’isolation des bobinages dans les encoches en limitant au mieux les risques d’endommagement des isolants tout en permettant une mise en place rapide et facile des bobinages dans les encoches.

Procédé

L’invention répond à ce besoin, selon un premier aspect, à l’aide d’un procédé de fabrication d’un stator de machine électrique, le procédé mettant en œuvre :

une couronne dentelée comportant des dents reliées entre elles par des ponts de matière et définissant entre elles des encoches ouvertes radialement vers l’extérieur, des bobinages réalisés hors des encoches, et

une culasse configurée pour être rapportée sur la couronne,

le procédé comportant les étapes suivantes

• la fixation d’au moins un isolant en feuille sur au moins une portion de chacun des bobinages,

• l’insertion desdites portions de bobinage avec les isolants en feuille dans les encoches par un déplacement radial dirigé vers l’intérieur des encoches, et

• l’assemblage de la culasse sur la couronne pour fermer radialement les encoches.

La culasse permet notamment de maintenir les bobinages dans les encoches après leur insertion. La culasse peut être assemblée à la couronne de diverses manières.

Le fait que les encoches soient ouvertes radialement vers l’extérieur permet que les bobinages soient insérés dans les encoches par un déplacement radial vers l’intérieur des encoches. L’installation des bobinages est facilitée, d’une part en ce que l’accès à l’intérieur des encoches est plus aisé, s’agissant d’encoches ouvertes totalement et en direction de l’extérieur plutôt que vers l’entrefer, et d’autre part en ce que l’espace disponible autour de la couronne, pour les outillages nécessaires, est plus important que l’espace disponible dans l’alésage du stator.

La fixation des isolants en feuille sur les bobinages permet d’isoler les bobinages des bords de l’encoche, mais aussi de tenir mécaniquement les conducteurs des bobinages pendant la fabrication du stator. Ce maintien facilite l’insertion des bobinages dans les encoches et réduit l’espace entre les spires du bobinage.

L’insertion des bobinages avec les isolants dans les encoches est, en particulier, rendue possible par le fait que les encoches sont ouvertes vers l’extérieur, ce qui augmente l’espace disponible pour l’insertion des bobinages. Le risque d’endommagement de l’isolant est réduit. De plus, l’étape d’isolation des bobinages par rapport à la surface des encoches est effectuée hors des encoches, ce qui la rend plus facile et plus fiable.

Enfin, une telle isolation permet d’augmenter les possibilités d’arrangement des isolants sur les bobinages car il n’est plus nécessaire que les isolants s’ouvrent vers l’ouverture de l’encoche pour permettre l’insertion des conducteurs électriques. Ceci permet une meilleure isolation des bobinages.

Le procédé comporte une étape de formation des bobinages préalablement à l’étape de fixation des isolants.

Le procédé peut comporter une étape d’encollage de l’isolant en feuille ou des portions de bobinage correspondantes préalable à l’étape de fixation de l’isolant en feuille sur chaque portion de bobinage lorsque l’isolant en feuille n’est pas préencollé.

Dans le cas où le bobinage est de section sensiblement rectangulaire, l’étape de fixation de l’isolant en feuille sur chacune des portions de bobinage peut comporter les sous-étapes suivantes :

positionnement de l’isolant en feuille à plat,

positionnement d’une première face du bobinage sur l’isolant en feuille, notamment au centre de l’isolant en feuille, en appuyant la portion de bobinage en contact avec l’isolant en feuille, notamment en appliquant une pression sur une deuxième face opposé à la première face, pour maintenir le contact entre l’isolant en feuille et la première face du bobinage,

application des deux côtés libres de l’isolant en feuille sur deux faces opposées latérales du bobinage,

rabat d’un des pans de l’isolant en feuille libre sur la deuxième face puis rabat du pan de l’isolant en feuille libre restant sur la deuxième face, l’isolant en feuille étant d’une largeur par rapport au bobinage correspondant telle que ses extrémités se superposent à la deuxième face, et

application d’une pression sur la deuxième face du bobinage.

Un tel procédé de pliage permet que l’isolant en feuille soit bien plaqué contre la portion de bobinage, ce qui évite la formation de pli de l’isolant en feuille sur la portion de bobinage et limite les risques de détérioration de l’isolant en feuille lors de l’insertion des bobinages dans les encoches et lors du montage de la culasse sur la couronne. Les différentes étapes de fixation de l’isolant peuvent être effectuées à l’aide d’un dispositif de pliage adapté comportant des rabats permettant de rabattre l’isolant en feuille sur les faces latérales, des tiroirs permettant de rabattre les deux pans de l’isolant en feuille sur la deuxième face et un outil de maintien permettant de maintenir le bobinage en position et d’exercer une pression sur la deuxième face du bobinage. De plus, la présence des ponts de matière réduit le risque de perte de vernis dans l’entrefer lors de l’imprégnation par un vernis du stator complet. Ceci permet de réduire le besoin de nettoyage.

Elle permet également de réduire la fuite du vernis dans l’entrefer pendant le fonctionnement e la machine sur laquelle le stator est monté. Ceci simplifie la maintenance de la machine.

Le terme « vernis » doit ici s’entendre avec un sens large et couvre tout type de matériau d’imprégnation, notamment polymère.

Le stator peut être utilisé comme une enceinte fermée d’imprégnation en assurant une étanchéité aux extrémités du stator seulement. L’outillage est ainsi simplifié. Ceci réduit également la quantité de vernis perdue et les opérations de nettoyage.

En outre, un tel stator réduit fortement les perturbations électromagnétiques liées à la présence des ouvertures des encoches donnant sur l’entrefer dans l’art antérieur. L’absence d’ouverture des encoches vers l’entrefer permet de réduire les pulsations d’encoches. Les performances électromagnétiques de la machine sont améliorées.

Stator

Encoche

Au moins une encoche, mieux toutes les encoches, peuvent être à bords opposés parallèles entre eux. La largeur des encoches est, de préférence, sensiblement constante sur toute leur hauteur.

Au moins une dent, mieux toutes les dents, peuvent être de forme générale trapézoïdale lorsqu’observée en section dans un plan perpendiculaire à l’axe du stator.

De préférence, plusieurs ponts de matière présentent chacun une zone déformable, et de préférence, tous les ponts de matière présentent chacun une zone déformable. Par « zone déformable », on comprend une zone du pont de matière se déformant de manière préférentielle lors d’un mouvement relatif des dents qu’il relie. La déformation du pont de matière peut se traduire par un allongement ou un raccourcissement de la dimension circonférentielle du pont de matière, ce qui entraîne un allongement ou un raccourcissement de la dimension circonférentielle de la couronne. La déformation préférentielle peut résulter d’une forme particulière donnée au pont.

La zone déformable permet de s’adapter aux contraintes mécaniques subies par la couronne lors de l’assemblage de la couronne avec la culasse. De plus, cela permet si on le souhaite d’avoir des encoches plus ouvertes avant montage de la culasse et donc un jeu plus important entre les bobinages et la paroi des encoches lors de l’insertion des bobinages, ce qui facilite celle-ci et réduit le risque d’endommagement des isolants.

De préférence, les ponts de matière présentent chacun une zone à perméabilité magnétique réduite, notamment sous la forme d’au moins un rétrécissement localisé, d’au moins un écrasement localisé, d’au moins une ouverture ou d’au moins un traitement localisé. La zone à perméabilité magnétique réduite du pont de matière est saturée magnétiquement lors du fonctionnement de la machine, ce qui limite le passage du flux et augmente l’efficacité de la machine.

De préférence, le fond des encoches présente chacun au moins une portion plane contre laquelle un bobinage, de préférence de section sensiblement rectangulaire, est en appui. La ou les portions planes sont sensiblement perpendiculaires à l’axe radial de l’encoche.

Le fond de l’encoche peut être plat, à l’exception d’un renfoncement et/ou d’une zone déformable.

La zone déformable ou le renfoncement forme, de préférence, un jeu entre le pont de matière et le bobinage correspondant, ce qui peut faciliter la pénétration du vernis lors de l’imprégnation du stator.

Ceci permet un bon remplissage des encoches par les bobinages dans le cas de bobinages de section transversale rectangulaire, en permettant aux bobinages de prendre appui à plat dans le fond de l’encoche.

Interface culasse - couronne

De préférence, la couronne présente des reliefs sur sa surface radialement extérieure, coopérant lors de l’étape d’assemblage de la culasse sur la couronne avec des reliefs complémentaires de la culasse. De tels reliefs permettent, par complémentarité de formes, de maintenir la couronne et la culasse fixes l’un par rapport à l’autre. Les reliefs coopérants sont, de préférence, du type queue d’aronde et mortaise. Le procédé peut comporter une étape préalable de fabrication de la couronne comportant une étape d’enroulement en hélice d’une bande de tôle comportant des dents reliées par les ponts de matière, les bords opposés de chaque encoche devenant, de préférence, sensiblement parallèles entre eux lorsque la bande est enroulée sur elle-même pour former la couronne.

En variante, la bande peut être formée de secteurs comportant chacun plusieurs dents, les secteurs étant reliés par des liaisons, ces secteurs étant découpés dans une bande de tôle. Les liaisons peuvent être des ponts flexibles reliant les secteurs entre eux et/ou des parties de formes complémentaires, par exemple du type queue d’aronde et mortaise ou des reliefs complémentaires venant en appui l’un contre l’autre, notamment lorsque la couronne est maintenue en compression par la culasse.

Les formes complémentaires peuvent être sur les ponts de matière de sorte que les différents secteurs sont assemblés au niveau des ponts de matière. De préférence, l’assemblage des formes complémentaires des différents secteurs se fait hors des zones déformables et/ou à perméabilité réduite des ponts de matière. Ceci facilite l’assemblage, notamment dans le cas de machines volumineuses. Par exemple, les secteurs présentent des formes en creux coopérant avec des formes en saillie complémentaires d’un secteur adjacent.

En variante, l’étape de fabrication de la couronne peut comporter une étape d’empilement de tôles magnétiques prédécoupées.

En variante encore, la couronne peut être fabriquée par fabrication additive, par exemple par frittage de poudre.

La culasse peut être réalisée en enroulant directement en hélice une bande de tôle si sa largeur le permet, en formant ou non dans ladite bande de tôle des fentes adaptées lors de sa découpe, de manière à faciliter cet enroulement, ou en empilant des tôles magnétiques prédécoupées ou des galettes réalisées par fabrication additive, par exemple par frittage de poudre.

Bobinages

Les bobinages peuvent être disposés dans les encoches de manière concentrée ou répartie.

Par « concentrée », on comprend que les bobinages sont enroulés chacun autour d’une seule dent. Par « répartie », on entend qu’au moins l’un des bobinages passe successivement dans deux encoches non adjacentes.

De préférence, les bobinages sont disposés dans les encoches de manière répartie, notamment lorsque le nombre de pôles du rotor est inférieur ou égal à 8.

Les bobinages comportent chacun au moins un conducteur électrique qui peut être en section transversale de forme circulaire, ou de forme polygonale, notamment à arêtes arrondies, préférentiellement de forme rectangulaire, cette liste n’étant pas limitative.

Lorsque les conducteurs sont de section transversale circulaire, ils peuvent être assemblés selon un bobinage hexagonal. Lorsque les conducteurs sont de section transversale polygonale, ils peuvent être assemblés pour former un bobinage en une ou plusieurs rangées orientées radialement. L’optimisation de l’assemblage peut permettre de disposer dans les encoches une plus grande quantité de conducteurs électriques et donc d’obtenir un stator de plus grande puissance, à volume constant.

Les conducteurs électriques peuvent être disposés de manière aléatoire dans les bobinages. De préférence, les conducteurs électriques sont rangés dans les bobinages. Par « rangés », on entend que les conducteurs ne sont pas disposés dans les bobinages en vrac mais de manière ordonnée. Ils sont empilés dans les bobinages de manière non aléatoire, étant par exemple disposés selon une ou plusieurs rangées de conducteurs électriques alignés, notamment selon une ou deux rangées, préférentiellement selon une unique rangée.

De préférence, les conducteurs électriques sont de section transversale rectangulaire et les bobinages sont bobinés sur chant. Par“chant”, on désigne la face étroite du fil du bobinage, par opposition à“plat”. Un bobinage bobiné sur chant est un bobinage dont le fil, de section transversale rectangulaire oblongue, présentant une direction d’élongation, notamment rectangulaire, est enroulé perpendiculairement au plat. Le fil est ainsi bobiné autour d’un axe de bobinage perpendiculaire à la direction d’élongation de sa section transversale.

Les conducteurs électriques sont de préférence isolés électriquement de l’extérieur par un revêtement isolant, notamment un émail.

De préférence, les portions de bobinage insérées dans les encoches sont séparées chacune de la surface intérieure de l’encoche par au moins une épaisseur de l’isolant en feuille correspondant, mieux par au moins deux épaisseurs de l’isolant en feuille correspondant. Un tel isolant en feuille permet une meilleure isolation des bobinages par rapport à l’encoche.

De préférence, lors de l’étape d’insertion des portions de bobinage, chaque encoche reçoit au moins deux portions de bobinage, notamment au moins deux portions de bobinage de phases différentes. De préférence, ces deux portions de bobinage au moins se superposent radialement dans l’encoche.

Les deux portions de bobinage de la même encoche peuvent être séparés entre elles par au moins une épaisseur d’isolant en feuille, de préférence au moins deux épaisseurs d’isolant en feuille, mieux par au moins quatre épaisseurs d’isolant en feuille. Entre les deux portions de bobinage situées dans une même encoche, plus le nombre d’épaisseurs d’isolant en feuille entre-elles est grand, meilleure est l’isolation.

Les bobinages forment à l’extérieur des encoches des chignons.

Le procédé peut comporter une étape de séparation de deux chignons de bobinages de phases différents adjacents par un isolant en feuille additionnel. L’isolant en feuille additionnel peut être fixé entre les deux chignons sur au moins une partie d’un de deux chignons dans une zone de croisement des deux chignons.

De préférence, les bobinages ne sont pas en épingles en forme de U (« U-pin » en anglais), ni en forme de I (« I-pin » en anglais).

Le procédé peut comporter une étape de vrillage du stator (« skewing » en anglais). Un tel vrillage peut contribuer à serrer les bobinages dans les encoches et à réduire les harmoniques d’encoches.

Isolant

Les isolants en feuille peuvent être en tout matériau isolant électrique, de préférence souple, notamment en aramide, par exemple en Nomex®, ou en laminé d’aramide et de polyester ou de polyimide, par exemple en un laminé de Nomex® de type NMN (Nomex®-Mylar®-Nomex®) ou de type NKN (Nomex®-Kapton®-Nomex®) ou en Mica/polyester.

De préférence, les isolants en feuille s’étendent sur des portions de bobinage rectilignes. De préférence, les isolants en feuille s’étendent uniquement sur des portions de bobinages rectilignes, les portions courbées des bobinages étant dépourvues des isolants en feuilles.

De préférence, les isolants en feuille sont fixés sur les bobinages sur au moins une partie de leur surface, mieux sur toute leur surface, par collage. Le collage de l’isolant en feuille peut se faire à l’aide d’une colle sur tout ou partie de l’isolant en feuille et/ou sur tout ou partie de la portion de bobinage correspondante ou d’un ruban adhésif. En variante, chaque isolant en feuille est fixé sur la portion de bobinage à au moins l’une de ses extrémités longitudinales, de préférence à ses deux extrémités longitudinales, par collage à l’aide d’une colle sur l’isolant en feuille ou directement sur les bobinages ou à l’aide d’au moins un ruban adhésif, par exemple à cheval sur l’isolant en feuille et la portion de bobinage.

De préférence, chaque portion de bobinage est recouverte par un unique isolant en feuille.

En variante, chaque portion de bobinage est recouverte par au moins deux isolants en feuille se superposant au moins partiellement ou étant à bords joints, notamment par deux isolants en feuille en forme de U fixés tête-bêche sur la portion de bobinage correspondante.

De préférence, les isolants en feuille s’étendent, après insertion des portions de bobinage dans les encoches, sur toute la hauteur des encoches.

De préférence, les isolants en feuille dépassent axialement hors des encoches de part et d’autre de ces dernières après insertion.

En variante, les isolants sont d’une hauteur sensiblement égale à la hauteur des encoches de sorte que les isolants sont ajustés dans les encoches pour ne pas dépasser de ces dernières. Ceci peut être avantageux dans le cas des machines basse tension.

Les isolants en feuille s’étendent sur une longueur supérieure ou égale à la hauteur des encoches.

Chaque isolant en feuille peut présenter un ou plusieurs enroulements autour de la portion de bobinage correspondante. De préférence, les isolants en feuille font au moins un tour, mieux au moins deux tours, de la portion de bobinage correspondante.

Les isolants en feuille peuvent comporter chacun deux bords longitudinaux opposés s’étendant sensiblement selon l’axe longitudinal de la portion de bobinage associée. De préférence, dans ce cas, les isolants en feuille sont en aramide ou en laminé d’aramide et de polyester ou polyimide.

De préférence, les portions de bobinage sont de section transversale rectangulaire et les deux bords longitudinaux opposés de chaque isolant en feuille s’étendent sur une même face de la portion de bobinage correspondante.

Les bords longitudinaux de chaque isolant en feuille peuvent être en contact l’un de l’autre sur ladite face. Dans ce cas, les isolants en feuille font un tour de la portion de bobinage correspondante.

En variante, chaque isolant en feuille peut se superposer au moins en partie sur lui-même. Dans ce cas, les isolants en feuille font plus d’un tour de la portion de bobinage. De préférence, l’isolant est alors au moins encollé sur sa surface à proximité d’au moins l’un des bords longitudinaux.

De préférence, les deux bords longitudinaux de l’isolant en feuille s’étendent sur la même face de la portion de bobinage lorsque le bobinage est de section rectangulaire. L’isolant en feuille est notamment fixé sur la portion de bobinage à l’aide du procédé décrit précédemment. Dans ce cas, seuls les deux pans rabattus sur la deuxième face peuvent être encollés.

De préférence, chaque portion de bobinage est disposée dans l’encoche correspondante de sorte que les bords longitudinaux de l’isolant en feuille correspondant s’étendent sur une face de la portion de bobinage orientée vers l’ouverture de l’encoche ou vers une portion d’un bobinage, notamment de phase différente, insérée dans la même encoche.

De préférence, dans le cas où chaque encoche reçoit au moins deux bobinages et où les isolants font un tour de la portion de bobinage correspondante, chaque portion de bobinage est disposée dans l’encoche correspondante de sorte que les bords longitudinaux de l’isolant en feuille correspondant s’étendent sur une face de la portion de bobinage orientée vers l’ouverture de l’encoche. Les deux portions de bobinage de phases différentes sont alors séparées par deux épaisseurs d’isolant en feuille avec au moins l’une des épaisseurs d’isolant qui est continue.

De préférence, dans le cas où chaque encoche reçoit au moins deux bobinages et où chaque isolant fait plus d’un tour de la portion de bobinage correspondant, chaque portion de bobinage est disposée dans l’encoche correspondante de sorte que les bords longitudinaux de l’isolant en feuille correspondant s’étendent sur une face de la portion de bobinage orientée vers l’autre portion de bobinage, notamment de phase différente. Les bobinages de phases différentes sont alors séparés par quatre épaisseurs d’isolant.

En variante, dans le cas où chaque encoche reçoit au moins deux bobinages, les bords longitudinaux de chaque isolant en feuille peuvent être espacés entre eux d’une distance inférieure à la largeur de la face à laquelle ils se superposent et chaque portion de bobinage est disposée dans l’encoche correspondante de sorte que les bords longitudinaux de l’isolant en feuille correspondant s’étendent sur une face de la portion de bobinage orientée vers l’ouverture de l’encoche. Les deux portions de bobinage de phases différentes sont alors séparées par deux épaisseurs d’isolant en feuille avec au moins une des épaisseurs d’isolant qui est continue.

En variante, l’isolant en feuille peut se présenter sous la forme d’un ruban enroulé autour de la portion de bobinage. Dans ce cas, l’isolant en feuille fait une pluralité de tours de la portion de bobinage correspondante. De préférence, le ruban se superpose sur lui-même d’un tour sur l’autre de la portion de bobinage. Dans ce cas, l’isolant en feuille est de préférence en mica/polyester

Stator

L’invention a encore pour objet, selon un deuxième aspect, un stator comportant :

- une couronne radialement intérieure, comportant :

o des dents ménageant entre elles des encoches ouvertes radialement vers l’extérieur, et

o des ponts de matière reliant chacun deux dents adjacentes à leur base du côté de l'entrefer et définissant le fond de l’encoche entre ces dents, et

- une culasse radialement extérieure rapportée sur la couronne,

- des bobinages disposés dans les encoches, avec par encoche au moins un bobinage d’une première phase et un bobinage d’une deuxième phase différente de la première phase, ces bobinages étant séparés dans l’encoche par au moins deux épaisseurs d’un ou plusieurs isolants en feuille, un isolant en feuille entourant au moins partiellement chacun de ces bobinages.

Les caractéristiques décrites précédemment en relation avec le premier aspect de l’invention s’appliquent également à ce deuxième aspect. Machine et rotor

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

La machine électrique tournante peut comporter un rotor bobiné ou à aimants permanents.

Description détaillée

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 :

- la figure 1 est une vue schématique et partielle en perspective d’un stator selon l’invention, la culasse étant partiellement rapportée sur la couronne,

- la figure 2 représente une vue schématique en coupe transversale du stator de la figure 1 ,

- la figure 3 est une vue schématique en perspective de la couronne du stator avec les bobinages,

- le figure 4 est un détail d’une vue en coupe transversale de la figure 3,

- la figure 5 représente un détail de la figure 4,

- les figures 6A à 6C représentent des variantes de la figure 4,

- les figures 7 et 8 représentent des variantes de fixation de la feuille d’isolant sur une portion de bobinage, et

- la figure 9 illustre un procédé de fixation de l’isolant sur la portion de bobinage.

On a représenté aux figures 1 à 5 un stator 2 d’une machine électrique tournante. Le stator permet de générer un champ magnétique tournant d’entraînement d’un rotor en rotation, dans le cadre d’un moteur, et dans le cas d’un alternateur, la rotation du rotor induit une force électromotrice dans les bobinages du stator.

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

Stator

Le stator 2 comporte des bobinages 22, lesquels sont disposés dans des encoches 21 ménagées entre des dents 23 d’une couronne dentelée 25. Les encoches 21 sont fermées du côté de l’entrefer par des ponts de matière 27, reliant chacun deux dents consécutives de la couronne 25 et présentent une ouverture radiale 28 vers l’extérieur de la couronne 25.

Le stator 2 comporte une culasse 29 rapportée sur la couronne 25. La culasse 29 présente des reliefs en retrait 50 du type mortaise coopérant avec des reliefs en saillie du type queue d’aronde 52 de la couronne dentelée 25 pour le montage de la culasse 29 sur la couronne 25.

Les encoches 21 sont, dans l’exemple décrit, à bords radiaux 33 parallèles entre eux et sont, en section dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation X de la machine, de forme sensiblement rectangulaire.

Les fonds des encoches 35 sont de forme sensiblement complémentaire de celle des bobinages 22. Dans l’exemple des figures 1 à 4, les fonds des encoches 35 présentent deux portions planes 30 de part et d’autre du renfoncement 40, contre lesquelles les bobinages 22 rectangulaires sont en appui. Les fonds des encoches 35 sont reliés aux bords radiaux 33 par des arrondis 36.

Les ponts de matière 27 peuvent être d’épaisseur constante comme illustré et être sensiblement non déformables. Dans une variante non illustrée, les ponts de matière 27 présentent chacun une zone à perméabilité magnétique réduite, notamment un rétrécissement localisé, un écrasement de la matière, un traitement localisé ou une ou plusieurs ouvertures, permetant une saturation magnétique de la tôle, ce qui limite le passage du flux magnétique, et/ou présentent chacun une zone déformable permettant de faire varier le diamètre circonférentiel de la couronne 25.

La couronne 25 et/ou la culasse 29 sont formées chacune d’un paquet de tôles magnétiques empilées selon l’axe X, les tôles étant par exemple identiques et superposées exactement. Elles peuvent être maintenues entre elles par clipsage, par des rivets, par des tirants, des soudures et/ou toute autre technique. Les tôles magnétiques sont de préférence en acier magnétique.

La couronne 25 et/ou la culasse 29 peuvent encore être formées d’une ou plusieurs bandes de tôle découpées enroulées sur elles-mêmes.

Bobinages et isolants

Les bobinages 22 peuvent être disposés dans les encoches 21 de manière concentrée ou répartie, de préférence répartie. Dans l’exemple illustré sur la figure 2, les conducteurs électriques 34 des bobinages 22 sont disposés dans les encoches de manière rangée.

Comme visible sur la figure 4, les conducteurs électriques 34 sont de préférence de section transversale aplatie, rectangulaire et sont superposés radialement par exemple en une seule rangée. Ils sont superposés entre eux par le plat. Les bobinages 22 sont dits enroulés sur chant. Les bobinages 22 peuvent être, en section transversale, de forme sensiblement rectangulaire.

Dans les exemples illustrés, les bobinages 22 présentent une seule rangée radiale de conducteurs électriques 34. Cependant, les bobinages 22 peuvent comporter une pluralité de rangées radiales de conducteurs électriques, par exemple deux rangées de conducteurs électriques.

Chaque encoche 21 peut recevoir deux portions de bobinage 22a et 22b empilées de phases différentes. Chaque bobinage 22 peut, en section transversale, être de forme sensiblement rectangulaire.

Dans l’exemple illustré sur la figure 4, chaque encoche 21 reçoit deux portions de bobinage 22a et 22b de phases différentes.

Chaque portion de bobinage 22a et 22b destinée à être engagée dans une encoche 21 est entourée d’une feuille d’isolant 37a et 37b permettant d’isoler les bobinages des parois 33 et 36 de l’encoche et d’isoler les portions de bobinage 22a et 22b de phases différentes entre elles.

Les bobinages 22 sont formés hors des encoches 21 et leurs portions 22a et 22b destinées à être engagées dans les encoches sont entourées chacune d’une feuille d’isolant 37a ou 37b. La feuille d’isolant 37a ou 37b est encollée sur au moins une partie de sa surface et les portions de bobinage 22a et 22b avec les feuilles d’isolant 37a et 37b collées sont insérées dans les encoches 21. Cette opération est facilitée par le fait que les encoches 21 sont ouvertes totalement radialement vers l’extérieur.

Chaque feuille d’isolant 37a ou 37b s’étend sur toute la hauteur de la portion de bobinage 24a ou 24b insérée dans l’encoche 21 correspondante. De préférence, et comme illustré sur la figure 3, les feuilles d’isolant 37a ou 37b peuvent s’étendre axialement hors des encoches 21 de part et d’autre de la couronne 25.

Les feuilles d’isolant 37ae et 37b peuvent avoir une couche adhésive sur toute leur surface, permettant de les fixer par collage sur la portion de bobinage 24a et 24b correspondante. En variante, les feuilles d’isolant 37a et 37b sont fixées sur les portions de bobinage 22a et 22b par tout autre moyen.

Les feuilles d’isolant 37a et 37b peuvent être en aramide, par exemple en Nomex®, ou en laminé d’ aramide et de polyester ou de polyimide, par exemple en un laminé de Nomex® de type NMN (Nomex®-Mylar®-Nomex®) ou de type NKN (Nomex®-Kapton®-Nomex®)

Comme cela est illustré sur les figures 4 et 5, chaque feuille d’isolant 37a ou 37b peut être enroulée sur deux tours autour de la portion de bobinage 22a ou 22b correspondante. La portion de bobinage 22a ou 22b est alors isolée de l’encoche 21 par deux épaisseurs de la feuille d’isolant 37a ou 37b correspondante.

Les bords longitudinaux 54a ou 54b des feuilles d’isolant 37a ou 37b s’étendent sur la même face 60a ou 60b de la portion de bobinage 24, en particulier sur une face 60a ou 60b du bobinage 22correspondant au plat des conducteurs électriques 34. Les portions de bobinage 22a et 22b sont orientées dans les encoches 21 de sorte que les faces 60a soient en vis-à-vis des faces 60b. Ainsi, les portions de bobinage 22a et 22b de phases différentes de la même encoche sont séparées entre elles par deux épaisseurs d’isolant 37a et par deux épaisseurs d’isolant 37b, soit quatre épaisseurs d’isolant.

Comme illustré à la figure 3, les bobinages 22 forment à l’extérieur des encoches des chignons 56.

Les chignons 56 de bobinages 22 de phases différentes adjacents présentent des portions de connexions 58 dépourvues de tout isolant.

Rotor

Le rotor 1 représenté à la figure 1 comporte une ouverture centrale 5 pour le montage sur un arbre et comporte une masse magnétique rotorique 3 s’étendant axialement selon l’axe de rotation X du rotor, cette masse rotorique étant par exemple formée par un paquet de tôles magnétiques empilées selon l’axe X, les tôles étant par exemple identiques et superposées exactement.

Le rotor 1 comporte par exemple une pluralité d’aimants permanents 7 disposés dans des logements 8 de la masse magnétique rotorique 3. En variante, le rotor est bobiné. Procédé de fabrication du stator et machine

Le stator peut être obtenu au moyen du procédé de fabrication qui va maintenant être décrit.

Les bobinages 22 sont bobinés, notamment sur chant, par enroulement des conducteurs électriques 34. Les bobinages 22 présentent des portions rectilignes 22a et 22b destinées à être insérées dans les encoches 21. Ces portions rectilignes 24 sont entourées d’un isolant 37a ou 37b sous forme de feuille, chaque feuille d’isolant 37a ou 37b étant telle que décrit précédemment Les feuilles d’isolant 37a ou 37b sont fixées sur la portion de bobinage 22a ou 22b correspondante par collage ou par un autre moyen. Les feuilles d’isolant 37a ou 37b permettent d’isoler les bobinages vis-à-vis du paquet de tôles et entre eux.

Les isolants en feuille 37a et 37b peuvent être fixés sur les portions de bobinages 22a et 22b par la méthode illustrée sur la figure 9 :

A. L’isolant en feuille 37a est tout d’abord disposé à plat sur une plaque d’un dispositif de pliage non représenté.

B. une première face 80a de la portion de bobinage 22a à isoler est posée sur l’isolant en appliquant une pression P à l’aide d’un outil de maintien sur une deuxième face 81 opposée à la première face 80,

C. les deux côtés libres de l’isolant en feuille 37a qui s’étendent de part et d’autre de la portion de bobinage 22a sont rabattus et plaqués simultanément ou non sur les faces latérales 82 et 83 à l’aide de rabats de la plaque du dispositif de pliage,

D. le pan libre de l’isolant en feuille 37a s’étendant de la face 82 est rabattu sur la deuxième face 81 à l’aide d’un tiroir coulissant le long de la deuxième face 81 à partir de la face 82 ou d’un rabat de la plaque du dispositif de pliage,

E. le pan libre de l’isolant en feuille 37a s’étendant de la face 83 est rabattu sur la portion de l’isolant en feuille rabattue à l’étape D sur la deuxième face 81. Cette étape est effectuée à l’aide d’un tiroir coulissant le long de la deuxième face 81 à partir de la face 83,

F. une pression P est appliquée sur la deuxième face 81 à l’aide de l’outil de maintien du dispositif de pliage.

Dans la méthode décrite ci-dessus, l’isolant en feuille 37a est encollé. Dans une variante, la portion de bobinage 22a est encollée et une couche de colle est disposée sur l’isolant en feuille se superposant à la deuxième face 81 entre les étapes D et E pour permettre la fixation de la portion de l’isolant en feuille rabattue à l’étape E.

L’invention n’est pas limitée à cette méthode de collage, ni à l’utilisation d’un dispositif de collage, le collage pouvant être effectué à la main.

Ensuite, les portions rectilignes 22a et 22b des bobinages 22 entourées des feuilles d’isolant 37a ou 37b sont insérées dans les encoches 21 de la couronne 25 par un déplacement radial vers l’intérieur des encoches 21. Deux portions rectilignes de bobinages 22 de phases différentes sont insérées successivement dans une même encoche 21. Les deux portions rectilignes 22a et 22b de bobinages 22 d’une encoche 21 sont superposées radialement et orientées de sorte que les faces 60 des deux bobinages soient orientées l’une vers l’autre.

Dans une étape supplémentaire, la culasse 29 est rapportée sur la couronne 27 par coulissement des queues d’aronde 52 dans les mortaises 50. La culasse 29 peut être chauffée au préalable afin de la dilater et de faciliter son insertion sur la couronne 25. Après son insertion sur la couronne 25, elle peut se rétracter en refroidissant, ce qui permet d’avoir un jeu entre la couronne 25 et la culasse 29 qui soit minimal.

En variante ou en complément, la couronne 25 peut être refroidie au préalable pour la rétracter et faciliter l’insertion de la culasse 29.

Les modes de réalisation illustrés sur les figures 6A et 6B diffèrent de celui des figures 1 à 5 par la façon dont les feuilles d’isolant 37a et 37b sont enroulées sur les portions de bobinage 22a et 22b.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6A, les feuilles d’isolant 37a et 37b sont enroulées autour de la portion de bobinage correspondante 22a ou 22b sur un peu plus d’un tour. Chaque bord longitudinal 54a ou 54b de la feuille d’isolant 37a ou 37b se superpose à une couche de la même feuille d’isolant 37a ou 37b et à une même face 60a ou 60b des bobinages. Ainsi, les portions de bobinage 22a et 22b sont isolées de l’encoche par une seule épaisseur d’isolant 37a ou 37b et isolées entre elles par deux épaisseurs d’isolant 37a et par deux épaisseurs d’isolant 37b, soit quatre épaisseurs d’isolant.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6B, les feuilles d’isolant 37a et 37b sont enroulées de sorte que leurs bords longitudinaux 54a et 54b soient en vis-à-vis sur les faces 60a et 60b sans se superposer. Les portions de bobinage 22a et 22b d’une encoche 21 sont disposées dans les encoches 21 de sorte que les faces 60a et 60b auxquelles se superposent les bords longitudinaux 54a et 54b des isolants en feuille 37a et 37b soient orientées toutes les deux vers l’ouverture 28. Les portions de bobinage 22a et 22b sont isolées de l’encoche 21 par une épaisseur de la feuille d’isolant 37a ou 37b et isolées entre elles par une épaisseur discontinue d’isolant 37b et une épaisseur continue d’isolant 37a. Dans ce mode de réalisation, la surface de la portion de bobinage 22a ou 22b peut être encollée à la place ou en plus de l’encollage de l’isolant en feuille.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6C, chaque portion de bobinage 22a et 22b est isolée de l’extérieur par deux isolants en feuille 37a ou 37b en U. Les deux isolants en feuille 37a ou 37b sont disposés autour de la portion de bobinage correspondante 22a ou 22b en étant tête bêche et en se recouvrant au moins partiellement, notamment en se recouvrant sur les faces 60a et 61 a ou 60b et 6lb orientées vers l’entrefer et l’ouverture de l’encoche 21. Les portions de bobinage 22a et 22b sont isolées de l’encoche 21 par une épaisseur des feuilles d’isolant 37a ou 37b et isolées entre elles par deux épaisseurs d’isolants 37a et 37b, chacune des épaisseurs étant formée par un des isolants en feuille 37a ou 37b.

Dans la variante illustrée sur la figure 7, l’isolant en feuille 37a ou 37b n’est pas encollé à la surface de la portion de bobinage correspondante 22a mais fixé par du ruban adhésif 62 à ses deux extrémités.

Dans la variante illustrée sur la figure 8, l’isolant en feuille 37a ou 37b est un ruban adhésif qui est entouré autour de la portion de bobinage 22a. Les tours consécutifs du ruban se superposent partiellement afin d’assurer une bonne isolation. Dans ce mode de réalisation, le ruban adhésif est préférentiellement en mica/polyester.

Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d’être décrits, et le rotor peut être bobiné plutôt qu’à aimants permanents.

L’expression « comportant un » doit être comprise comme étant synonyme de « comprenant au moins un ».