Titre : Stator de machine électrique tournante avec bobinage simplifié

La présente invention revendique la priorité de la demande française 1908622 déposée le 29 juillet 2019 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.

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.

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 le 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

Stator

L’invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, grâce à un stator de machine électrique tournante, comportant une masse statorique comportant des encoches, des conducteurs électriques logés dans les encoches formant un bobinage multiphasé ayant au moins une première phase et une deuxième phase, un conducteur électrique d’entrée de la première phase étant située 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 bobinage comportant notamment des épingles en U d’une largeur de n encoches et des épingles en U d’une largeur de n-1 encoches.

Dans l’invention, le conducteur électrique d’entrée de la première phase est 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. Dans l’invention, l’encoche d’entrée d’une première phase est suivie d’une encoche logeant des conducteurs électriques d’une deuxième phase différente de la première.

Ainsi, le nombre d’encoche 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.

La mise en œuvre de l’invention permet également d’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 située 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. Dans l’invention, le conducteur électrique de sortie de la première phase est 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. Dans l’invention, l’encoche de sortie d’une première phase est 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.

Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage distribué.

Le bobinage peut former un circuit en étoile simple ou en triangle simple. Il peut notamment ne pas former un circuit en double étoile connecté en triangle.

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).

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.

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.

En outre, au moins une partie des conducteurs électriques peut être en forme d'épingle, notamment de I, s’étendant axialement dans les encoches. Les épingles en I peuvent notamment former les conducteurs électriques d’entrée et de sortie de chacune des phases. Le bobinage peut par exemple comporter 6 épingles en I.

En outre, au moins une partie des conducteurs électriques peut être en forme d'épingle large, appelée « ceinture », permettant de relier deux voies de bobinage qui progresse dans des sens opposés circonférentiellement autour de l’axe de rotation de la machine. Dans une phase, il peut y avoir 5 voies de bobinages, par exemple trois dans un sens et deux dans l’autre sens. En variante, dans une phase il peut y avoir 7 voies de bobinages, par exemple quatre dans un sens et trois dans l’autre sens. Une ceinture est une épingle en U dont les deux jambes ont la même position radiale dans les encoches, c’est-à-dire qui ne changent pas d’étage dans les deux encoches.

Le bobinage peut comporter une ceinture par phase. Dans un mode de réalisation, le bobinage comporte trois ceintures. Une ceinture peut avoir une largeur, c’est-à-dire le nombre d’encoche qu’elle recouvre, plus grande, car le retour est raccourci.

Dans un mode de réalisation, toutes les ceintures du bobinage peuvent être situées sur le même étage. Le bobinage peut ne pas comporter de ceinture disposée sur deux étages différents.

Au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, peuvent être en forme d'épingle en U, avec des épingles en U d’une première largeur et des épingles en U d’une deuxième largeur.

Le bobinage peut être dépourvu d’épingle en U d’une troisième largeur différente des première et deuxième largeur. Dans certaine réalisation de l’art antérieur, on a des épingles en U de trois largeurs différentes au moins. On n’a pas dans l’art antérieur des épingles en U d’une première largeur et des épingles en U d’une deuxième largeur, sans épingle en U d’une troisième largeur différente des premières et deuxième largeurs. La largeur d’une épingle en U est égale au nombre de pas dentaire + 1.

Ainsi, dans l’invention, le nombre de pièces nécessaire pour fabriquer le stator peut être réduit. Cela permet de faciliter l’approvisionnement, les réglages, les outillages nécessaire et de faciliter la maintenance.

Une épingle en U comporte des premières et seconde jambes s’étendant axialement respectivement dans des premières et seconde encoches. On définit la largeur d’une épingle en U par le nombre d’encoche séparant les premières 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.

Dans un mode de réalisation, le bobinage peut comporter des épingles en U d’une largeur de N encoches et des épingles en U d’une largeur de N-l encoches. On peut ainsi améliorer l’imbrication des épingles du bobinage. On peut mieux compacter le bobinage, grâce à une moins grande variété d’épingles. Par ailleurs, on limite le nombre d’outils nécessaire à la fabrication des épingles, et ainsi la surface utile au sol nécessaire, et la maintenance.

Le bobinage peut être dépourvu d’épingles en U d’une largeur de N+l encoches. Une encoche adjacente à une première encoche logeant des conducteurs électriques d’entrée ou de sortie ou une ceinture peut loger seulement des épingles en U d’une largeur de N ou N-1 encoches. Une ceinture peut avoir une largeur de N-l encoches. Ainsi, les épingle en U et la ceinture adjacente peuvent ainsi avoir la même largeur, ce qui permet de favoriser leur juxtaposition, d’éviter un écart entre elles. Elles peuvent ainsi avoir une même inclinaison par rapport à un plan normal à l’axe longitudinal de la machine. L’insertion des conducteurs électriques en est améliorée, et les contraintes internes aux conducteurs électriques en sont diminuées.

Dans un mode de réalisation, le bobinage peut comporter des épingles en U d’une largeur de 12 encoches et des épingles en U d’une largeur de 11 encoches. Le bobinage peut être dépourvu d’épingles en U d’une largeur de 13 encoches. Une encoche adjacente à une première encoche logeant des conducteurs électriques d’entrée ou de sortie ou une ceinture peut loger seulement des épingles en U d’une largeur de 11 ou 12 encoches.

Dans le cas où le bobinage comporte 63 encoches, le bobinage peut par exemple comporter 42 épingles en U d’une largeur de 12 encoches et 15 épingles en U d’une largeur de 11 encoches.

Dans un mode de réalisation, le bobinage peut comporter des épingles en U d’une largeur de 10 encoches et des épingles en U d’une largeur de 9 encoches. Le bobinage peut être dépourvu d’épingles en U d’une largeur de 11 encoches. Une encoche adjacente à une première encoche logeant des conducteurs électriques d’entrée ou de sortie ou une ceinture peut loger seulement des épingles en U d’une largeur de 9 ou 10 encoches.

Dans le cas où le bobinage comporte 72 encoches et 8 pôles, le bobinage peut par exemple comporter 54 épingles en U d’une largeur de 10 encoches et 12 épingles en U d’une largeur de 9 encoches.

Dans un mode de réalisation, le bobinage peut comporter des épingles en U d’une largeur de 7 encoches et des épingles en U d’une largeur de 8 encoches. Le bobinage peut être dépourvu d’épingles en U d’une largeur de 9 encoches. Une encoche adjacente à une première encoche logeant des conducteurs électriques d’entrée ou de sortie ou une ceinture peut loger seulement des épingles en U d’une largeur de 7 ou 8 encoches.

Dans le cas où le bobinage comporte 48 encoches, le bobinage peut par exemple comporter 36 épingles en U d’une largeur de 8 encoches et 26 épingles en U d’une largeur de 7 encoches.

Dans un mode de réalisation, le bobinage peut comporter des épingles en U d’une largeur de 8 encoches et des épingles en U d’une largeur de 9 encoches. Le bobinage peut être dépourvu d’épingles en U d’une largeur de 7 encoches. Une encoche adjacente à une première encoche logeant des conducteurs électriques d’entrée ou de sortie ou une ceinture peut loger seulement des épingles en U d’une largeur de 8 ou 9-encoches.

Dans le cas où le bobinage comporte 60 encoches, le bobinage peut par exemple comporter 45 épingles en U d’une largeur de 9 encoches et 9 épingles en U d’une largeur de 8 encoches. 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.

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 G 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 situées 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 q=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, mie 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 q=60/(2*4*3)=5/2.

Dans un mode de réalisation, la combinaison nombre d’encoches/nombre de pairs de pôles du stator est 63/6 ou On a dans ce cas q=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.

Le nombre de phase est dans ce cas de trois, mais on ne sort pas du cadre de la présente invention si le nombre de phase 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. Le bobinage peut être ondulé. La mise en série des conducteurs électriques peut être faite en bobinage dit ondulé. 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.

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 connectés en parallèle.

Conducteurs électriques

Dans un « conducteur électrique » circule le courant d’une même phase d’une voie d’enroulement. Plusieurs conducteurs en série forment une « bobine » (« coil » en anglais). Le nombre de bobines par phase est au maximum égal au nombre de pôles du stator ou au nombre de paires de pôles.

Dans chaque encoche, il peut y avoir une ou plusieurs couches. Par « couche » (« layer » en anglais), on désigne les conducteurs en série appartenant à une même phase disposés dans une même encoche. Dans chaque couche d’une encoche, il y a les conducteurs électriques d’une même phase. De manière générale, les conducteurs électriques d’un stator peuvent être réparties en une couche ou en deux couches. Lorsque les conducteurs électriques sont repartis en une seule couche, chaque encoche ne loge que des conducteurs électriques d’une même phase.

Dans l’invention, les conducteurs électriques peuvent être répartis en deux couches seulement. Dans ce cas, une ou des encoches peuvent loger des conducteurs électriques de deux phases différentes. C’est toujours le cas pour un bobinage à pas raccourci. Dans un mode de réalisation, le bobinage peut ne pas comporter plus de deux couches. Dans un mode de réalisation, il est notamment dépourvu de quatre couches.

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 possible, 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.

Des conducteurs électriques logés dans une première encoche peuvent être reliés électriquement chacun à un deuxième conducteur électrique respectif logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches. Au moins une encoche, mieux une majorité des encoches, voire plus de la moitié des encoches, mieux plus des deux-tiers des encoches, voire toutes les encoches, peuvent comporter des premiers conducteurs électriques chacun relié électriquement à un deuxième conducteur électrique respectif logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches.

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 l’axe de rotation de la machine. Le plan de la liaison électrique peut être éloigné de la masse statorique de moins de 60 mm, mieux de moins de 40 mm, par exemple de 27 mm ou de 38 mm environ. Dans un mode de réalisation, tous les conducteurs électriques ayant une extrémité libre situées à une même position circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine, quelle que soit leur position radiale, sont reliés électriquement ensemble.

Les premier et deuxième conducteurs électriques peuvent comporter chacun une portion oblique. Les portions obliques peuvent s’étendre dans une direction circonférentielle, autour de l’axe de rotation de la machine. Les deux portions obliques peuvent être configurées pour converger l’une vers l’autre et permettre ainsi de réaliser la liaison électrique.

Un conducteur électrique peut comporter deux portions obliques, une à chacune de ses deux extrémités. Les deux portions obliques d’un même conducteur électrique peuvent s’étendre dans des directions opposées. Elles peuvent diverger l’une par rapport à l’autre. Elles peuvent être symétriques l’une par rapport à l’autre.

Une majorité des conducteurs électriques peuvent comporter une ou des portions obliques telles que décrites ci-dessus.

La liaison électrique entre deux conducteurs électriques peut être ménagée à un deuxième côté du stator opposé à un premier côté du stator où sont disposées les entrées et sorties de phases et /ou les têtes de bobines.

Du côté des têtes de bobines, les têtes de bobines d’une même phase peuvent être regroupées en groupes de m ou m+1 conducteurs électriques adjacents. Les têtes de bobines d’une même phase peuvent ne pas être regroupées en groupes de moins de m ou m+1 conducteurs électriques adjacents. En particulier, les têtes de bobines d’une même phase peuvent ne pas être regroupées en groupes de m-1 conducteurs électriques adjacents seulement. Deux groupes de têtes de bobines d’une même phase peuvent être séparés par au moins un groupe de têtes de bobines d’une autre phase.

Dans une variante de réalisation, du côté des têtes de bobines, les têtes de bobines d’une même phase peuvent être regroupées en groupes de 3 ou 4 conducteurs électriques adjacents. Les têtes de bobines d’une même phase peuvent ne pas être regroupées en groupes de moins de 3 ou 4 conducteurs électriques adjacents. En particulier, les têtes de bobines d’une même phase peuvent ne pas être regroupées en groupes de 2 conducteurs électriques adjacents seulement. Deux groupes de têtes de bobines d’une même phase peuvent être séparés par au moins un groupe de têtes de bobines d’une autre phase.

Dans une variante de réalisation, du côté des têtes de bobines, les têtes de bobines d’une même phase peuvent être regroupées en groupes de 2 ou 3 conducteurs électriques adjacents. Les têtes de bobines d’une même phase peuvent ne pas être regroupées en groupes de moins de 2 ou 3 conducteurs électriques adjacents. En particulier, les têtes de bobines d’une même phase peuvent ne pas être regroupées en groupes de 1 seul conducteur électrique seulement. Deux groupes de têtes de bobines d’une même phase peuvent être séparés par au moins un groupe de têtes de bobines d’une autre phase.

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.

Chaque encoche peut comporter deux à 36 conducteurs électriques, notamment deux à 24, mieux 2 à 12 conducteurs électriques.

Le bobinage peut comporter deux conducteurs par encoche. En variante, le bobinage pourrait comporter plus de deux conducteurs par encoche, par exemple trois, quatre, cinq, six, sept ou huit. Chaque encoche peut comporter deux à huit conducteurs électriques, notamment deux à six conducteurs électriques, notamment deux à quatre conducteurs électriques, par exemple deux ou quatre conducteurs électriques. Dans une variante de réalisation chaque encoche comporte deux conducteurs électriques. Dans une autre variante de réalisation, chaque encoche comporte quatre conducteurs électriques.

Isolants

Les conducteurs électriques sont isolés électriquement de l’extérieur par un revêtement isolant, notamment un émail. Les conducteurs électriques peuvent être séparés des parois de l’encoche par un isolant, notamment par au moins une feuille d’isolant. Un tel isolant en feuille permet une meilleure isolation des conducteurs électriques par rapport à la masse statorique. L’utilisation d’encoches fermées peut permettre d’améliorer le maintien des isolants autour des conducteurs électriques dans les encoches.

Encoches partiellement fermées ou entièrement fermées

Les encoches peuvent être au moins partiellement fermée. Une encoche partiellement fermée permet de ménager une ouverture au niveau de l’entrefer, qui peut servir par exemple à la mise en place des conducteurs électriques pour le remplissage de l’encoche. Une encoche partiellement fermée est notamment ménagée entre deux dents qui comportent chacune des épanouissements polaires au niveau de leur extrémité libre, lesquels viennent fermer l’encoche au moins en partie.

En variante, les encoches peuvent être entièrement fermée. Par « encoche entièrement fermée », on désigne des encoches qui ne sont pas ouvertes radialement vers l’entrefer. Dans un mode de réalisation, au moins une encoche, voire chaque encoche, peut être continûment fermée du côté de l’entrefer par un pont de matière venu d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche. Toutes les encoches peuvent être fermées du côté de l’entrefer par des ponts de matière fermant les encoches. Les ponts de matière peuvent être venus d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche. La masse statorique est alors dépourvue de découpe entre les dents et les ponts de matière fermant les encoches, et les encoches sont alors continûment fermées du côté de l’entrefer par les ponts de matière venus d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche.

En outre, les encoches peuvent également être fermées du côté opposé à l’entrefer par une culasse rapportée ou d’un seul tenant avec les dents. Les encoches ne sont alors pas ouvertes radialement vers l’extérieur. La masse statorique peut être dépourvue de découpe entre les dents et la culasse.

Dans un mode de réalisation, chacune des encoches est de contour continûment fermé. Par « continûment fermé », on entend que les encoches présentent un contour fermé continu lorsqu’elles sont observées en section transversale, prise perpendiculairement à l’axe de rotation de la machine. On peut faire le tour complet de l’encoche sans rencontrer de découpe dans la masse statorique.

La présence des encoches fermées permet d’améliorer les performances de la machine électrique en termes de qualité du champ magnétique dans l’entrefer, en minimisant le contenu harmonique et les pertes par courants de Foucault dans les conducteurs électriques, et les flux de fuite dans les encoches, ainsi que les fluctuations du champ magnétique dans l’entrefer et réchauffement de la machine. Les encoches fermées permettent d’avoir un entrefer cylindrique fermé, de réduire les flux de fuite dans les encoches, ce qui permet de diminuer les pertes AC dans le bobinage statorique. L’autonomie de la batterie en est donc rallongée grâce au rendement de la machine augmenté en raison de la diminution des pertes AC.

En outre, la présence de ces encoches fermées permet d’améliorer la rigidité mécanique du stator, en renforçant mécaniquement le stator et en réduisant les vibrations. On peut notamment obtenir un éloignement des fréquences de résonnance du mode de déformation correspondant à 2p, p étant le nombre de paires de pôles du stator. La réduction des vibrations peut contribuer à rendre le fonctionnement de la machine plus silencieux, ce qui peut être particulièrement avantageux lorsque le stator est destiné à être associé à un système de boite de vitesse.

Par ailleurs, le fait de fermer l’encoche peut permettre de réduire la capacité parasite entre les bobinages du stator et le rotor, ce qui réduit les courants de fuite et peut permettre d’éviter d’avoir à utiliser des bagues ou balais de drainage des courants d’arbre.

La masse statorique peut être réalisée par empilement de tôles magnétiques, les encoches étant venues par découpage des tôles. La masse statorique peut également être réalisée par taillage dans une masse de poudre magnétique frittée ou agglomérée. La fermeture des encoches du côté de l’entrefer est obtenue par des ponts de matière venus d’un seul tenant avec le reste des tôles ou du bloc formant la masse statorique.

Le stator selon l’invention est dépourvu de cales magnétiques rapportées de fermeture des encoches. On élimine ainsi le risque de détachement accidentel de ces cales.

Ponts de matière

La masse statorique peut comporter des dents ménagées entre les encoches, qui sont reliées entre elles du côté de l’entrefer par des ponts de matière. Ainsi, chaque encoche est fermée du côté de l’entrefer par un pont de matière reliant entre elles deux dents consécutives de la masse statorique. Les ponts de matière relient chacun deux dents adjacentes à leur base du côté de l'entrefer et définissent le fond de l’encoche entre ces dents du côté de l’entrefer. Les ponts de matière sont d’un seul tenant avec les dents adjacentes.

Les deux dents consécutives sont reliées du côté opposé par une culasse. La culasse peut être réalisée d’un seul tenant avec les dents. Le stator peut ainsi être dépourvu de culasse rapportée sur une couronne dentelée.

Comme mentionné ci-dessus, l’absence d’ouverture des encoches vers l’entrefer permet d’éviter de produire des perturbations électromagnétiques, notamment une augmentation de l’entrefer « magnétique » en raison des franges de flux, des pertes fer plus élevées à la surface du rotor pour la même raison, ou encore des couples pulsatoires, et des forces radiales, et les pertes Joule AC. Les performances électromagnétiques de la machine en sont améliorées.

Les ponts de matière peuvent être réalisés de façon à être saturés magnétiquement durant le fonctionnement de la machine. On limite ainsi le passage du flux d’une encoche à l’autre sans pour autant empêcher le passage du flux du rotor vers le stator.

Les ponts de matière sont de préférence indéformables. Ceci accroit la rigidité du stator et améliore la durée de vie de la machine électrique.

La plus petite largeur des ponts de matière est par exemple comprise entre 0,2 et 0,5 mm. Elle peut être de l’ordre de 0,35 mm par exemple.

La largeur du pont de matière peut être du même ordre de grandeur que l’épaisseur de la tôle.

Par exemple, la masse statorique se présente sous forme de tôle empilées, présentant des dents reliées entre elles à leur base du côté de l'entrefer par des ponts de matière. Les ponts de matière sont venus d’un seul tenant avec les dents.

Les ponts de matière peuvent présenter chacun au moins un rétrécissement localisé formé par au moins une rainure. Pour obtenir la saturation, on peut diminuer localement la section du pont de matière disponible pour le passage du flux, par exemple en prévoyant une rainure. La surface interne du stator est, de préférence, cylindrique de révolution.

Encoches

Au moins une encoche, mieux toutes les encoches, peuvent être en section transversale de forme générale rectangulaire. Au moins une encoche peut être à bords radiaux opposés parallèles entre eux, mieux toutes les encoches sont à bords radiaux parallèles entre eux. La largeur d’une encoche est, de préférence, sensiblement constante sur toute sa hauteur. On a ainsi un meilleur taux de remplissage des encoches.

En variante, les bords radiaux des encoches ne sont pas parallèles entre eux.

Au moins une encoche, mieux toutes les encoches, peuvent avoir un fond rectiligne, en forme d’arc de cercle ou autre. Le fond de l’encoche est le fond de celle-ci situé du côté de la culasse, opposé au pont de matière et à l’entrefer.

Au moins une encoche, mieux toutes les encoches, peuvent avoir un ratio de la longueur de l’encoche par rapport à sa largeur compris entre 2 et 6, mieux entre 3 et 4. La largeur d’une encoche correspond à sa dimension dans la direction circonférentielle mesurée autour de l’axe de rotation de la machine, et sa longueur à sa dimension dans la direction radiale.

Le stator peut comporter un capteur pour mesure la température des conducteurs électriques, le capteur étant disposé dans l’encoche, par exemple un thermocouple. Ce capteur peut être logé au moins en partie dans la rainure du pont de matière fermant l’encoche. Le capteur est par exemple logé dans un espace entre le conducteur le plus proche du pont de matière et le pont de matière.

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 réluctance. Elle peut constituer un moteur synchrone. Elle peut ne pas constituer un alternateur.

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.

Procédé de fabrication

L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un procédé de fabrication d’un stator de machine électrique tournante, notamment d’un stator tel que défini plus haut, dans lequel on dispose des conducteurs électriques dans les encoches d’une masse statorique du stator en les introduisant dans les encoches correspondantes par l’une ou les deux extrémités axiales du stator.

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 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.

On peut relier entre eux deux conducteurs électriques en forme de I préalablement introduits dans deux encoches différentes non consécutives de la masse statorique du stator. Dans le cas où un conducteur électrique est en forme de I, il peut être soudé à deux autres conducteurs électriques des deux côtés opposés de la machine.

Dans l’invention, on peut relier électriquement ensemble tous les conducteurs électriques ayant une extrémité libre situées à une même position circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine, quelle que soit leur position radiale.

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 :

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

La figure 2 est une vue en perspective, schématique et partielle, du stator de la figure 1.

La figure 3 une vue de détail, en perspective, du stator de la figure 1.

La figure 4 représente en coupe transversale, de manière schématique et partielle, le stator selon l’invention.

La figure 5 représente, de manière schématique, le schéma de bobinage du stator des figures 1 à 4.

La figure 6 en est une vue de détail.

La figure 7 en est une autre vue de détail représentant une seule phase.

La figure 8 représente, de manière schématique, le schéma de bobinage du stator des figures 1 à 4, en coupe transversale.

La figure 9a est une vue de détail de de la figure 7. La figure 9b est une vue analogue à la figure 9a ne mettant pas en œuvre l’invention.

La figure 10 est une vue analogue à la figure 8 d’une variante de réalisation.

La figure 11 est une vue analogue à la figure 8 d’une variante de réalisation.

La figure 12 est une vue analogue à la figure 8 d’une variante de réalisation.

La figure 13 est une vue en perspective, schématique et partielle, du stator de la figure 12. Description détaillée

On a illustré aux figures 1 à 8 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, 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 sont pour la plupart d’entre eux en forme d'épingles, à savoir de U ou de I, et s’étendant axialement dans les encoches.

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 7 autres encoches. En variante, les première et deuxième encoche sont séparées par 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10 ou 11 autres encoches, par exemple.

On voit en particulier sur la figure 3 les surfaces d’extrémité 22a des premier et deuxième conducteurs électriques destinées à recevoir la liaison électrique. La liaison électrique est faite dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de la machine. Le plan de la liaison électrique peut être éloigné de la masse statorique de moins de 40 mm, notamment de 27 mm environ. La liaison électrique est formée sur les conducteurs électriques juste après leur sortie des deux encoches, à une extrémité axiale de la masse statorique. Les deux conducteurs comportent chacun une portion oblique 22b, qui convergent l’une vers l’autre.

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 q=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 voit notamment sur la figure 4 isolément une bobine d'une phase dans le cas d'un bobinage fractionnaire triphasé. On a alors q=63/(3x6)=7/2 pour cette machine à 63 encoches et 6 pôles. Une bobine est formée par les conducteurs électriques aller d’une même phase passant dans des encoches adjacentes, et par les conducteurs électriques retours d’une même phase passant dans des encoches adjacentes.

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.

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

On a représenté sur les figures 5 à 7 les épingles avec des extrémités ovales du côté des soudures. Les épingles en U sont représentées schématiquement avec des ronds du côté des têtes de bobines. Les entrées et sorties de phases comportent des épingles en I. Dans l’exemple décrit, les entrées et sorties sont situées du côté des têtes de bobines. On note respectivement A, B et C les entrées des phases respectivement a, b, c, et respectivement A’, B’ et C’ les sorties des phases respectivement a, b, c. Les conducteurs électriques 22 logés dans les encoches 21 forment un bobinage multiphasé ayant au moins une première phase et une deuxième phase. Un conducteur électrique d’entrée A de la première phase a est située dans une première encoche numérotée 1, un ou plusieurs conducteurs électriques de la deuxième phase b étant situés dans une deuxième encoche numérotée 2, comme visible sur la figure 8, la deuxième encoche 2 suivant immédiatement la première encoche 1 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, c’est-à-dire de gauche à droite sur la figure 8. On voit que le conducteur électrique d’entrée A de la première phase a est situé dans la première encoche

I juste avant la deuxième encoche 2 recevant un ou plusieurs conducteurs électriques de la deuxième phase b, 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.

De manière analogue, un conducteur électrique A’ de sortie de la première phase a est située dans une première encoche numérotée 12 sur la figure 8, un ou plusieurs conducteurs électriques de la deuxième phase b étant situés dans une deuxième encoche numérotée 13, la deuxième encoche 13 suivant immédiatement la première encoche 12 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.

Dans l’invention, le conducteur électrique A’ de sortie de la première phase a est situé dans la première encoche 12 juste avant la deuxième encoche 13 recevant un ou plusieurs conducteurs électriques de la deuxième phase b, 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.

Comme on le voit sur les figures 5 à 7, la longueur du retour entre le conducteur électrique d’entrée A et le conducteur électrique de sortie A’ de la même phase a est raccourci. On voit également sur ces figures les ceintures A”, B” et C” de chaque phase a, b ,c , représentées horizontalement par un trait en pointillés. Les ceintures ont dans cet exemple une largeur de

I I encoches.

La première encoche d’entrée numérotée 1 de la phase a est rapprochée d’une troisième encoche de sortie numérotée 12 de cette même phase a. 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.

Le bobinage illustré comporte 15 épingles en U d’une largeur de 11 encoches et 42 épingles en U d’une largeur de 12 encoches. On a représenté par un rond vide les épingles en U d’une largeur de 12 encoches, et par un rond pointé en son centre les épingles en U d’une largeur de 11 encoches.

On voit sur la figure 9a les avantages d’une configuration conforme à l’invention. Les épingle en U et la ceinture adjacente ont la même largeur, ce qui permet de favoriser leur juxtaposition, d’éviter un écart entre elles. Elles peuvent ainsi avoir une même inclinaison par rapport à un plan normal à l’axe longitudinal de la machine. L’insertion des conducteurs électriques en est améliorée, et les contraintes internes aux conducteurs électriques en sont diminuées.

Au contraire, on a illustré sur la figure 9b, dans un souci de compréhension des avantages de l’invention, une configuration selon l’art antérieur. On a alors une zone de contrainte entre des épingles en U d’une largeur de 13 encoches, par rapport à une ceinture de 11 encoches. On a illustré aux figures 10 à 12 trois variantes de réalisation.

Dans le mode de réalisation de la figure 10, le bobinage comporte 72 encoches et 8 pôles, et chaque encoche ne loge que des conducteurs électriques d’une même phase. Le bobinage comporte 54 épingles en U d’une largeur de 10 encoches et 12 épingles en U d’une largeur de 9 encoches. Ce bobinage est dépourvu d’épingles en U d’une largeur de 11 encoches. Une encoche adjacente à une première encoche logeant des conducteurs électriques d’entrée ou de sortie ou une ceinture loge seulement des épingles en U d’une largeur de 9 ou 10 encoches. Dans le mode de réalisation de la figure 11, le bobinage comporte 48 encoches et 8 pôles. Le bobinage comporte 36 épingles en U d’une largeur de 8 encoches et 6 épingles en U d’une largeur de 7 encoches. Ce bobinage est dépourvu d’épingles en U d’une largeur de 9 encoches. Une encoche adjacente à une première encoche logeant des conducteurs électriques d’entrée ou de sortie ou une ceinture loge seulement des épingles en U d’une largeur de 7 ou 8 encoches.

Enfin, dans le mode de réalisation de la figure 12, le bobinage comporte 60 encoches et 8 pôles. Le bobinage comporte 45 épingles en U d’une largeur de 9 encoches et 3 épingles en U d’une largeur de 8 encoches. Ce bobinage est dépourvu d’épingles en U d’une largeur de 7 encoches. Une encoche adjacente à une première encoche logeant des conducteurs électriques d’entrée ou de sortie ou une ceinture loge seulement des épingles en U d’une largeur de 8 ou 9 encoches.

On a illustré à la figure 13 le stator de cet exemple de réalisation. 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, la combinaison nombre d’encoches/nombre de pôles du stator est de 60/8.

Les conducteurs électriques forment un bobinage fractionnaire, pour lequel le rapport q défini par q=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 q=60/(3x8)=5/2 pour cette machine à 60 encoches et 8 pôles. Une bobine est formée par les conducteurs électriques aller d’une même phase passant dans des encoches adjacentes, et par les conducteurs électriques retours d’une même phase passant dans des encoches adjacentes. Les conducteurs électriques 22 sont disposés de manière rangée dans les encoches 21, selon une rangée de conducteurs électriques alignés.

Dans tous les exemples qui précédent, le bobinage est ondulé. Les premier et deuxième conducteurs électriques comportent chacun une portion oblique 22b, lesquelles s’étendent dans une direction circonférentielle, autour de l’axe de rotation de la machine, en convergeant l’une vers l’autre.