FR3143899A1 - Stator pour machine électrique tournante à flux axial et machine électrique tournante - Google Patents
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Abstract
L’invention porte sur un stator (2) pour machine électrique tournante (1) à flux axial comprenant un rotor (3) ayant un axe de rotation (A), le stator (2) comprenant :
- des secteurs de noyau élémentaires (4), chaque secteur de noyau élémentaire (4) formant des dents (5) aptes à interagir avec le rotor (3),
- des enroulements élémentaires (9), les enroulements élémentaires (9) étant chacun enroulé autour d’un secteur de noyau élémentaire (4),
dans lequel deux secteurs de noyau élémentaires (4) adjacents sont en contact dans une première zone de contact (12)
L’invention porte également sur une machine électrique tournante à flux axial comprenant un tel stator.
Figure pour l’abrégé : Figure 1
Description
L’invention porte sur un stator pour machine électrique tournante à flux axial ainsi que sur une machine électrique tournante à flux axial équipé d’un tel stator.
Il est connu de la demande WO2016034570A1 un stator pour machine électrique tournante à flux axial comprenant un rotor ayant un axe de rotation (A), le stator comprenant :
- des secteurs de noyau élémentaires, chaque secteur de noyau élémentaire formant des dents aptes à interagir avec le rotor, chaque secteur de noyau élémentaire comprenant un corps ainsi qu’une première culasse et une deuxième culasse, la première culasse et la deuxième culasse étant situées circonférentiellement aux deux extrémités du corps,
- des enroulements élémentaires, les enroulements élémentaires étant chacun enroulé autour d’une première culasse d’un secteur de noyau élémentaire et d’une deuxième culasse d’un secteur de noyau élémentaire adjacent, de manière à ce que chaque enroulement chevauche deux secteurs de noyau élémentaires adjacents.
Les secteurs de noyau élémentaires sont insérés sur un anneau présentant une ouverture.
Un tel stator présente l’inconvénient d’être particulièrement complexe et difficile à assembler. En effet l’ouverture dans l’anneau empêche le maintien par l’anneau d’au moins un secteur de noyau élémentaire. Ce dernier secteur de noyau élémentaire doit présenter un système de fixation différent et ne peut donc pas être identique aux autres secteurs de noyau élémentaires. Le nombre de pièces différentes nécessaires à la fabrication du stator entraîne un coût du stator important et donc un coût élevé pour la machine électrique tournante. De plus, la présence d’un trou dans les secteurs de noyau élémentaires pour l’insertion de l’anneau empêche la réalisation de secteur de noyau élémentaire par empilage radial de tôles. Les secteurs de noyau élémentaires doivent donc être fabriqués dans des matériaux plus coûteux comme les matériaux composites magnétiques doux (SMC ou Soft Magnetic Composite en anglais). Cela entraîne un coût du stator et donc un coût de la machine électrique tournante à flux axial élevés.
La présente invention vise à résoudre tout ou partie de ces inconvénients.
L’invention porte sur un stator pour machine électrique tournante à flux axial comprenant un rotor ayant un axe de rotation, le stator comprenant :
- des secteurs de noyau élémentaires, chaque secteur de noyau élémentaire formant des dents aptes à interagir avec le rotor, chaque secteur de noyau élémentaire comprenant une première culasse et un premier corps, le premier corps s’étendant axialement entre un premier côté et un deuxième côté du secteur de noyau élémentaire, et la première culasse s’étendant à partir du premier corps et ayant un axe orthoradial,
- des enroulements élémentaires, les enroulements élémentaires étant chacun enroulé autour de la première culasse d’un secteur de noyau élémentaire selon l’axe orthoradial de la première culasse, les enroulements élémentaires s’étendant selon l’axe orthoradial entre une première extrémité de l’enroulement élémentaire et une deuxième extrémité de l’enroulement élémentaire, la première extrémité de l’enroulement élémentaire faisant face au premier corps du secteur de noyau élémentaire sur lequel est enroulé l’enroulement élémentaire,
dans lequel deux secteurs de noyau élémentaires adjacents sont en contact dans une première zone de contact située circonférentiellement au niveau de la deuxième extrémité de l’enroulement ou circonférentiellement distante de l’enroulement.
- des secteurs de noyau élémentaires, chaque secteur de noyau élémentaire formant des dents aptes à interagir avec le rotor, chaque secteur de noyau élémentaire comprenant une première culasse et un premier corps, le premier corps s’étendant axialement entre un premier côté et un deuxième côté du secteur de noyau élémentaire, et la première culasse s’étendant à partir du premier corps et ayant un axe orthoradial,
- des enroulements élémentaires, les enroulements élémentaires étant chacun enroulé autour de la première culasse d’un secteur de noyau élémentaire selon l’axe orthoradial de la première culasse, les enroulements élémentaires s’étendant selon l’axe orthoradial entre une première extrémité de l’enroulement élémentaire et une deuxième extrémité de l’enroulement élémentaire, la première extrémité de l’enroulement élémentaire faisant face au premier corps du secteur de noyau élémentaire sur lequel est enroulé l’enroulement élémentaire,
dans lequel deux secteurs de noyau élémentaires adjacents sont en contact dans une première zone de contact située circonférentiellement au niveau de la deuxième extrémité de l’enroulement ou circonférentiellement distante de l’enroulement.
Un tel stator permet une fabrication simplifiée. En effet de tels secteurs de noyau élémentaires portant chacun enroulement élémentaire sont facilement assemblables radialement. Les secteurs de noyau élémentaires et les enroulements sont de plus standardisés. Il est ainsi possible de réduire le coût de la machine électrique tournante à flux axial. Un tel stator permet aussi de réduire la taille des chignons, les chignons étant des parties des enroulement élémentaires dépassant radialement à l’intérieur et à l’extérieur des premières culasses.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, les secteurs de noyau élémentaires comprennent chacun un premier pied de dent s’étendant circonférentiellement à partir du premier corps sur le premier côté du secteur de noyau élémentaire, un premier espace d’encoche étant formé entre le premier pied de dent et le secteur de noyau élémentaire adjacent au premier pied de dent.
L’utilisation d’un tel premier pied de dent permet d’améliorer les flux magnétiques entre le rotor et le stator. Les performances de la machine électrique tournante sont donc améliorées. De plus, un tel premier pied de dent permet de réduire les ondulations de couple de la machine électrique tournante à flux axial. Le bruit de la machine électrique tournante à flux axial est ainsi réduit.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, les secteurs de noyau élémentaires comprennent chacun deux premiers pieds de dent s’étendant circonférentiellement à partir du premier corps sur le premier côté et le deuxième côté du secteur de noyau élémentaire, des premiers espaces d’encoche étant formés entre les premiers pieds de dent et le secteur de noyau élémentaire adjacent aux premiers pieds de dent.
L’utilisation de premiers pieds de dents sur chacun des côtés des secteurs de noyau élémentaires et donc sur chacun des côtés du stator permet d’améliorer les flux magnétiques entre le stator et deux rotors situés axialement de part et d’autre du stator. En effet, les premiers pieds de dents permettent de mieux canaliser les lignes de flux magnétique à l’entrefer entre les dents et les rotors. Les performances de la machine électrique tournante sont donc améliorées.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, les secteurs de noyau élémentaires comprennent chacun un deuxième pied de dent s’étendant circonférentiellement à partir du premier corps dans un sens circonférentiellement opposé au premier pied de dent, l’espace d’encoche étant formé entre le premier pied de dent et deuxième pied de dent de deux secteurs de noyau élémentaires adjacents.
L’utilisation d’un tel deuxième pied de dent en plus du premier pied de dent permet une amélioration supplémentaire des flux magnétiques entre le rotor et le stator. Les performances de la machine électrique tournante sont donc améliorées. De plus, l’utilisation d’un deuxième pied de dent en plus du premier pied de dent permet, pour un espace d’encoche égal, de réduire la longueur du premier pied de dent. Des pieds de dent plus courts permettent une fabrication plus facile les secteurs de noyau élémentaires. La robustesse de la machine électrique tournante est également améliorée.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, les secteurs de noyau élémentaires comprennent chacun deux deuxièmes pieds de dent s’étendant circonférentiellement à partir du premier corps dans un sens circonférentiellement opposé aux premiers pieds de dent, des espaces d’encoche étant formés entre l’un des premiers pieds de dent et l’un des deuxièmes pieds de dent de deux secteurs de noyau élémentaires adjacents et entre l’autre des premiers pieds de dent et l’autre des deuxièmes pieds de dent des deux secteurs de noyau élémentaires adjacents.
L’utilisation de tels deuxièmes pieds de dent en plus des premiers pieds de dent permet une amélioration supplémentaire des flux magnétiques entre le rotor et le stator. Les performances de la machine électrique tournante sont donc améliorées. De plus, l’utilisation des deuxièmes pieds de dent en plus des premiers pieds de dent permet, pour un espace d’encoche égal, de réduire la longueur des premiers pieds de dent. Des pieds de dent plus courts permettent une fabrication plus facile les secteurs de noyau élémentaires. La robustesse de la machine électrique tournante est également améliorée.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la première zone de contact est une première liaison par complémentarité de formes permettant un maintien entre les deux secteurs de noyau élémentaires adjacents dans la direction circonférentielle et dans la direction axiale et permettant un coulissement dans la direction radiale entre les deux secteurs de noyau élémentaires adjacents, la première liaison par complémentarité de forme étant notamment une liaison à queue d’aronde ou une liaison en forme de T ou une liaison à glissière cylindrique.
Une telle première liaison par complémentarité de formes permet un bon maintien circonférentiel des secteurs de noyau élémentaires entre eux. Le positionnement des dents du stator est ainsi plus précis et les performances de la machine électrique tournante à flux axiales sont améliorées.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, les secteurs de noyau élémentaires comprennent un empilement radial de tôles, notamment un empilement radial de tôles planes.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le stator comprend une couronne externe et une couronne interne, les secteurs de noyau élémentaires comprenant une surface radialement externe et une surface radialement interne, la surface radialement externe des secteurs de noyau élémentaires étant en contact avec la couronne externe et la surface radialement interne des secteurs de noyau élémentaires étant en contact avec la couronne interne.
L’utilisation d’une telle couronne externe et d’une telle couronne interne permet un bon positionnement radial des secteurs de noyau élémentaires. Il est ainsi possible d’améliorer le positionnement relatif entre des pôles de rotor et les dents du stator. Les performances de la machine électrique sont donc améliorées.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le stator comprend un premier nombre (m) de phases, chaque phase occupant au moins un secteur de stator élémentaire distinct, chaque secteur de stator élémentaire comprenant :
- une pluralité de secteurs de noyau élémentaires et d’enroulements élémentaires, les enroulements élémentaires d’un secteur de stator élémentaire formant un enroulement de phase,
- un premier secteur de noyau d’extrémité et un deuxième secteur de noyau d’extrémité, la pluralité de secteurs de noyau élémentaires étant située circonférentiellement entre le premier secteur de noyau d’extrémité et le deuxième secteur de noyau d’extrémité,
le premier secteur de noyau d’extrémité comprenant un deuxième corps, le deuxième corps faisant face à la deuxième extrémité de l’enroulement élémentaire enroulé sur le secteur de noyau élémentaire adjacent, le deuxième corps s’étendant axialement entre un premier côté et un deuxième côté du premier secteur de noyau d’extrémité, le premier secteur de noyau d’extrémité et le secteur de noyau élémentaire adjacent au premier secteur de noyau d’extrémité étant en contact dans une deuxième zone de contact située circonférentiellement au niveau de la deuxième extrémité de l’enroulement élémentaire enroulé sur le secteur de noyau élémentaire adjacent ou circonférentiellement distante de l’enroulement élémentaire enroulé sur le secteur de noyau élémentaire adjacent,
le deuxième secteur de noyau d’extrémité comprenant un troisième corps et une deuxième culasse, le troisième corps s’étendant axialement entre un premier côté et un deuxième côté du deuxième secteur de noyau d’extrémité, et la deuxième culasse s’étendant à partir du troisième corps et ayant un axe orthoradial, un enroulement élémentaire étant enroulé autour de la deuxième culasse du deuxième secteur de noyau d’extrémité selon l’axe orthoradial de la deuxième culasse, la première extrémité de l’enroulement élémentaire faisant face au premier corps du secteur de noyau élémentaire adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité,
le deuxième secteur de noyau d’extrémité et le secteur de noyau élémentaire adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité sont en contact dans une troisième zone de contact située circonférentiellement au niveau de la première extrémité de l’enroulement élémentaire ou circonférentiellement distante de l’enroulement élémentaire.
- une pluralité de secteurs de noyau élémentaires et d’enroulements élémentaires, les enroulements élémentaires d’un secteur de stator élémentaire formant un enroulement de phase,
- un premier secteur de noyau d’extrémité et un deuxième secteur de noyau d’extrémité, la pluralité de secteurs de noyau élémentaires étant située circonférentiellement entre le premier secteur de noyau d’extrémité et le deuxième secteur de noyau d’extrémité,
le premier secteur de noyau d’extrémité comprenant un deuxième corps, le deuxième corps faisant face à la deuxième extrémité de l’enroulement élémentaire enroulé sur le secteur de noyau élémentaire adjacent, le deuxième corps s’étendant axialement entre un premier côté et un deuxième côté du premier secteur de noyau d’extrémité, le premier secteur de noyau d’extrémité et le secteur de noyau élémentaire adjacent au premier secteur de noyau d’extrémité étant en contact dans une deuxième zone de contact située circonférentiellement au niveau de la deuxième extrémité de l’enroulement élémentaire enroulé sur le secteur de noyau élémentaire adjacent ou circonférentiellement distante de l’enroulement élémentaire enroulé sur le secteur de noyau élémentaire adjacent,
le deuxième secteur de noyau d’extrémité comprenant un troisième corps et une deuxième culasse, le troisième corps s’étendant axialement entre un premier côté et un deuxième côté du deuxième secteur de noyau d’extrémité, et la deuxième culasse s’étendant à partir du troisième corps et ayant un axe orthoradial, un enroulement élémentaire étant enroulé autour de la deuxième culasse du deuxième secteur de noyau d’extrémité selon l’axe orthoradial de la deuxième culasse, la première extrémité de l’enroulement élémentaire faisant face au premier corps du secteur de noyau élémentaire adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité,
le deuxième secteur de noyau d’extrémité et le secteur de noyau élémentaire adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité sont en contact dans une troisième zone de contact située circonférentiellement au niveau de la première extrémité de l’enroulement élémentaire ou circonférentiellement distante de l’enroulement élémentaire.
De tels secteurs de stator élémentaires distincts pour les phases permet d’augmenter le nombre de pôles d’une machine électrique tournante à flux axial sans réduire la largeur des dents du stator. Des dents de stator plus larges permettent de faciliter le bobinage du stator. Il est ainsi possible de faciliter la fabrication du stator et donc de réduire son coût. De plus, de tels secteurs de stator élémentaires distincts permettent une réduction des sous-harmoniques.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le premier secteur d’extrémité et/ou le deuxième secteur d’extrémité comprennent un empilement radial de tôles, notamment un empilement radial de tôles planes.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la deuxième zone de contact est une deuxième liaison par complémentarité de formes permettant un maintien entre le premier secteur de noyau d’extrémité et le secteur de noyau élémentaire adjacent au premier secteur de noyau d’extrémité dans la direction circonférentielle et dans la direction axiale et permettant un coulissement dans la direction radiale entre le premier secteur de noyau d’extrémité et le secteur de noyau élémentaire adjacent au premier secteur de noyau d’extrémité, la deuxième liaison par complémentarité de forme étant notamment une liaison à queue d’aronde ou une liaison en forme de T ou une liaison à glissière cylindrique.
Une telle deuxième liaison par complémentarité de formes permet un bon maintien circonférentiel entre le premier secteur de noyau d’extrémité et le secteur de noyau élémentaire adjacent. Le positionnement des dents du stator est ainsi plus précis et les performances de la machine électrique tournante à flux axiales sont améliorées.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la troisième zone de contact est une troisième liaison par complémentarité de formes permettant un maintien entre le deuxième secteur de noyau d’extrémité et le secteur de noyau élémentaire adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité dans la direction circonférentielle et dans la direction axiale et permettant un coulissement dans la direction radiale entre le deuxième secteur de noyau d’extrémité et le secteur de noyau élémentaire adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité, la troisième liaison par complémentarité de forme étant notamment une liaison à queue d’aronde ou une liaison en forme de T ou une liaison à glissière cylindrique.
Une telle troisième liaison par complémentarité de formes permet un bon maintien circonférentiel entre le deuxième secteur de noyau d’extrémité et le secteur de noyau élémentaire adjacent. Le positionnement des dents du stator est ainsi plus précis et les performances de la machine électrique tournante à flux axiales sont améliorées.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le premier secteur de noyau d’extrémité et le deuxième secteur de noyau d’extrémité de deux secteurs de stator élémentaires adjacents sont séparés par une barrière de flux, notamment une barrière de flux réalisée dans un matériau amagnétique, notamment une barrière de flux réalisée dans un matériau plastique.
Une telle barrière de flux permet de limiter les fuites magnétiques entre les secteurs de stator élémentaires. Les performances de la machine électrique tournante à flux axial sont ainsi augmentées.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, les premiers secteurs de noyau d’extrémité et les deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité comprennent une surface radialement externe et une surface radialement interne, la surface radialement externe des premiers secteur de noyau d’extrémité et des deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité étant en contact la couronne externe et la surface radialement interne des premiers secteur de noyau d’extrémité et des deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité étant en contact avec la couronne interne. Avec une telle barrière de flux, les dimensions de la barrière de flux peuvent être ajustées en fonction des dimensions réelles des secteurs de noyau élémentaires, des premiers secteurs de noyau d’extrémité et des deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité. Les tolérances dimensionnelles sur les secteurs de noyau élémentaires, les premiers secteurs de noyau d’extrémité et les deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité peuvent être augmentées. L’assemblage du stator est ainsi facilité et le coût du stator est réduit.
L’utilisation d’une telle couronne externe et d’une telle couronne interne permet un bon positionnement radial des premiers secteurs de noyau d’extrémité et des deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité. Il est ainsi possible d’améliorer le positionnement relatif entre des pôles de rotor et les dents du stator. Les performances de la machine électrique sont donc améliorées.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, les barrières de flux sont formées de matière avec la couronne externe et/ou la couronne interne.
L’invention porte également sur une machine électrique tournante à flux axial comprenant :
- un stator (2) selon l’une des revendications précédentes,
- un rotor (3) faisant face axialement au stator (2).
- un stator (2) selon l’une des revendications précédentes,
- un rotor (3) faisant face axialement au stator (2).
La machine électrique tournante peut comprendre un composant électronique de puissance, apte à être connecté au réseau de bord d’un véhicule. Ce composant électronique de puissance comprend par exemple un onduleur/redresseur permettant, selon que la machine électrique tournante fonctionne en moteur ou en génératrice, de charger un réseau de bord du véhicule ou d’être électriquement alimenté depuis ce réseau.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci et à l’examen du dessin annexé sur lequel :
- la représente une vue schématique partielle d’une machine électrique tournante à flux axial comprenant un stator selon un premier mode de réalisation de l’invention,
- la représente une vue schématique partielle éclatée de la machine électrique tournante à flux axial de la ,
- la représente une vue schématique partielle éclatée du stator selon le premier mode de réalisation de l’invention,
- la représente une vue schématique partielle du stator de la ,
- la représente une vue schématique partielle du stator de la ,
- la représente une vue schématique partielle d’un stator selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,
Sur toutes les figures, les éléments identiques ou assurant la même fonction portent les mêmes numéros de référence. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation ou que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d’autres réalisations.
Les adjectifs numéraux ordinaux sont utilisés pour différencier les caractéristiques. Ils ne définissent pas la position d'une caractéristique. Par conséquent, par exemple, une troisième caractéristique d'un produit ne signifie pas que le produit possède une première et/ou une deuxième caractéristique.
La représente une vue partielle schématique d’une machine électrique tournante 1 à flux axial comprenant un stator 2 et un rotor 3 faisant face axialement au stator 2 et ayant un axe de rotation A. La machine électrique tournante 1 à flux axial comprend par exemple deux rotors 3. Les deux rotors 3 sont par exemple de part et d’autre du stator dans la direction axiale. Chacun des rotors peut comprendre un deuxième nombre de paires de pôles. Par exemple, le deuxième nombre de paires de pôles est égal à dix.
Au sens de l’invention, sauf en cas de précision contraire, les termes radial et radialement s’entendent par rapport à l’axe de rotation A. Au sens de l’invention, sauf en cas de précision contraire, les termes axial, axialement, longitudinal et longitudinalement signifient dans la direction de l’axe de rotation A.
La représente une vue schématique partielle éclatée de la machine électrique tournante à flux axial de la . Le stator 2 comprend des secteurs de noyau élémentaires 4, chaque secteur de noyau élémentaire 4 formant des dents 5 aptes à interagir avec le rotor 3. Chaque secteur de noyau élémentaire 4 comprend une première culasse 5 et un premier corps 6. Le premier corps 6 s’étend axialement entre un premier côté 7 et un deuxième côté 8 du secteur de noyau élémentaire 4. La première culasse 5 s’étend à partir du premier corps 6 et a un axe orthoradial,
Les secteurs de noyau élémentaires 4 peuvent comprendre un empilement radial de tôles, notamment un empilement radial de tôles planes. Dans les modes de réalisation représentés sur les figures, les secteurs de noyau élémentaires 4 comprennent un tel empilement radial de tôles planes.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, les secteurs de noyau élémentaires sont réalisés dans matériaux composites magnétiques doux (SMC ou Soft Magnetic Composite en anglais).
Le stator 2 comprend également des enroulements élémentaires 9. Les enroulements élémentaires 9 sont chacun enroulé autour de la première culasse 5 d’un secteur de noyau élémentaire 4 selon l’axe orthoradial de la première culasse 5. Les enroulements élémentaires 9 s’étendent selon l’axe orthoradial entre une première extrémité 10 de l’enroulement élémentaire 9 et une deuxième extrémité 11 de l’enroulement élémentaire 9, la première extrémité 10 de l’enroulement élémentaire 9 faisant face au premier corps 6 du secteur de noyau élémentaire 4 sur lequel est enroulé l’enroulement élémentaire.
Deux secteurs de noyau élémentaires 4 adjacents sont en contact dans une première zone de contact 12 située circonférentiellement au niveau de la deuxième extrémité 11 de l’enroulement 9 ou circonférentiellement distante de l’enroulement 9.
Les secteurs de noyau élémentaires 4 peuvent comprendre chacun un premier pied de dent 13 s’étendant circonférentiellement à partir du premier corps 6 sur le premier côté du secteur de noyau élémentaire 4. Un premier espace d’encoche 14 ainsi formé entre le premier pied de dent 13 et le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent au premier pied de dent 13.
Les secteurs de noyau élémentaires 4 peuvent également comprendre chacun un deuxième pied de dent 15 s’étendant circonférentiellement à partir du premier corps 6 dans un sens circonférentiellement opposé au premier pied de dent 13. L’espace d’encoche 14 est alors formé entre le premier pied de dent 13 et deuxième pied de dent 15 de deux secteurs de noyau élémentaires 4 adjacents.
Les secteurs de noyau élémentaires 4 peuvent aussi comprendre chacun deux premiers pieds de dent 13 s’étendant circonférentiellement à partir du premier corps 6 sur le premier côté 7 et le deuxième côté 8 du secteur de noyau élémentaire 4, des premiers espaces d’encoche 14 étant formés entre les premiers pieds de dent et le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent aux premiers pieds de dent 13. Les modes de réalisation de l’invention représentés sur les figures comprennent deux rotors 3. De tels premiers pieds de dent font face à chacun des deux rotors 3.
Les secteurs de noyau élémentaires 4 peuvent également comprendre chacun deux deuxièmes pieds de dent 15 s’étendant circonférentiellement à partir du premier corps 6 dans un sens circonférentiellement opposé aux premiers pieds de dent 13. Les espaces d’encoche 14 sont alors formés entre l’un des premiers pieds de dent 13 et l’un des deuxièmes pieds de dent 15 de deux secteurs de noyau élémentaires 4 adjacents et entre l’autre des premiers pieds de dent 13 et l’autre des deuxièmes pieds de dent 15 des deux secteurs de noyau élémentaires 4 adjacents. Les modes de réalisation représentés sur les figures comprennent de tels premiers pieds de dent et de tels deuxièmes pieds de dent.
Les premiers pieds de dent et les deuxièmes pieds de dents sont visibles sur la et sur la .
La première zone de contact 12 est par exemple une première liaison par complémentarité de formes. Cette première liaison par complémentarité de formes permet notamment un maintien entre les deux secteurs de noyau élémentaires 4 adjacents dans la direction circonférentielle et dans la direction axiale. La première liaison par complémentarité de formes peut également permettre un coulissement dans la direction radiale entre les deux secteurs de noyau élémentaires 4 adjacents. Dans les modes de réalisation de l’invention représentés sur les figures la première liaison par complémentarité de forme est une liaison à glissière cylindrique.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention non représenté, la première liaison par complémentarité de forme est une liaison à queue d’aronde.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention non représenté, la première liaison par complémentarité de forme est une liaison en forme de T.
Le stator peut comprendre un premier nombre m de phases, chaque phase occupant au moins un secteur de stator élémentaire 20 distinct notamment chaque phase occupe un secteur de stator élémentaire 20 distinct. Dans les modes de réalisation de l’invention représentés sur les figures, le premier nombre m de phases est égal à trois et le stator comprend trois secteurs de stator élémentaires 20.
Chaque secteur de stator élémentaire 20 peut comprendre :
- une pluralité de secteurs de noyau élémentaires 4 et d’enroulements élémentaires 9, les enroulements élémentaires 9 d’un secteur de stator élémentaire 20 formant un enroulement de phase,
- un premier secteur de noyau d’extrémité 21 et un deuxième secteur de noyau d’extrémité 22, la pluralité de secteurs de noyau élémentaires 4 étant située circonférentiellement entre le premier secteur de noyau d’extrémité 21 et le deuxième secteur de noyau d’extrémité 22.
Le premier secteur de noyau d’extrémité 21 peut comprendre un deuxième corps 23. Le deuxième corps 23 peut faire face à la deuxième extrémité 11 de l’enroulement élémentaire 9 enroulé sur le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent. Le deuxième corps peut s’étendre axialement entre un premier côté 7 et un deuxième côté 8 du premier secteur de noyau d’extrémité 21. Le premier secteur de noyau d’extrémité 21 et le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent au premier secteur de noyau d’extrémité 21 étant en contact dans une deuxième zone de contact 24. La deuxième zone de contact 24 peut être située circonférentiellement au niveau de la deuxième extrémité 11 de l’enroulement élémentaire 9 enroulé sur le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent ou circonférentiellement distante de l’enroulement élémentaire 9 enroulé sur le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent.
Le deuxième secteur de noyau d’extrémité 22 peut comprendre un troisième corps 25 et une deuxième culasse 26. Le troisième corps 25 peut s’étendre axialement entre un premier côté 7 et un deuxième côté 8 du deuxième secteur de noyau d’extrémité 22. La deuxième culasse 26 peut s’étendre à partir du troisième corps 25 et avoir un axe orthoradial, un enroulement élémentaire 9 étant enroulé autour de la deuxième culasse 26 du deuxième secteur de noyau d’extrémité 22 selon l’axe orthoradial de la deuxième culasse 26. La première extrémité 10 de l’enroulement élémentaire 9 peut faire face au premier corps 6 du secteur de noyau élémentaire 4 adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité 22.
Le deuxième secteur de noyau d’extrémité 22 et le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité 22 peuvent être en contact dans une troisième zone de contact 27 située circonférentiellement au niveau de la première extrémité de l’enroulement élémentaire 9 ou circonférentiellement distante de l’enroulement élémentaire 9.
Dans les modes de réalisation de l’invention représentés sur les figures, chacun des trois secteurs de stator élémentaires 20 comprend cinq secteurs de noyau élémentaires 4.
Le premier secteur d’extrémité 21 peut comprendre un empilement radial de tôles, notamment un empilement radial de tôles planes. Dans les modes de réalisation représentés sur les figures, les premier secteurs d’extrémité comprennent un tel empilement radial de tôles planes.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, les premiers secteurs d’extrémité sont réalisés dans matériaux composites magnétiques doux (SMC).
Le deuxième secteur d’extrémité 22 peut comprendre un empilement radial de tôles, notamment un empilement radial de tôles planes.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, les deuxièmes secteurs d’extrémité sont réalisés dans matériaux composites magnétiques doux (SMC).
La deuxième zone de contact 24 est par exemple une deuxième liaison par complémentarité de formes. Cette deuxième liaison par complémentarité de formes peut permettre un maintien entre le premier secteur de noyau d’extrémité 21 et le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent au premier secteur de noyau d’extrémité 21 dans la direction circonférentielle et dans la direction axiale. La deuxième liaison par complémentarité de formes peut également permettre un coulissement dans la direction radiale entre le premier secteur de noyau d’extrémité 21 et le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent au premier secteur de noyau d’extrémité 21. Dans les modes de réalisation de l’invention représentés sur les figures la deuxième liaison par complémentarité de forme est une liaison à glissière cylindrique.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention non représenté, la deuxième liaison par complémentarité de forme est une liaison à queue d’aronde.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention non représenté, la deuxième liaison par complémentarité de forme est une liaison en forme de T.
La troisième zone de contact 27 est par exemple, une troisième liaison par complémentarité de formes. La troisième liaison par complémentarité de formes peut permettre un maintien entre le deuxième secteur de noyau d’extrémité 22 et le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité 22 dans la direction circonférentielle et dans la direction axiale. La troisième liaison par complémentarité de forme peut également permettre un coulissement dans la direction radiale entre le deuxième secteur de noyau d’extrémité 22 et le secteur de noyau élémentaire 4 adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité 22. Dans les modes de réalisation de l’invention représentés sur les figures la troisième liaison par complémentarité de forme est une liaison à glissière cylindrique.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention non représenté, la troisième liaison par complémentarité de forme est une liaison à queue d’aronde.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention non représenté, la troisième liaison par complémentarité de forme est une liaison en forme de T.
Le premier secteur de noyau d’extrémité 21 et le deuxième secteur de noyau d’extrémité 22 de deux secteurs de stator élémentaires 20 adjacents peuvent être séparés par une barrière de flux 28. La barrière de flux 28 est par exemple réalisée dans un matériau amagnétique. La barrière de flux 28 est par exemple réalisée dans un matériau plastique.
Comme représenté sur la , la et la représentant le premier mode de réalisation de l’invention, le stator peut comprendre une couronne externe 16 et une couronne interne 17. Les secteurs de noyau élémentaires 4, les premiers secteurs de noyau d’extrémité 21 et les deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité 22 peuvent comprendre une surface radialement externe 18 et une surface radialement interne 19. La surface radialement externe 18 des secteurs de noyau élémentaires 4, des premiers secteurs de noyau d’extrémité 21 et des deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité 22 est par exemple en contact avec la couronne externe 16. La surface radialement interne 19 des secteurs de noyau élémentaires 4, des premiers secteurs de noyau d’extrémité 21 et des deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité 22 est par exemple en contact avec la couronne interne 17.
Comme représenté sur la , la et la , la couronne externe 16 peut comprendre une première partie annulaire 31 et des pattes d’appui interne 29. Les pattes d’appui internes 29 peuvent être en contact avec la surface radialement externe 18 des secteurs de noyau élémentaires 4, des premiers secteurs de noyau d’extrémité 21 et des deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité 22. Un espace circonférentiel entre les pattes d’appui internes 29 peut permettre le passage des enroulements élémentaires 9.
Par exemple, la couronne externe est fabriquée dans un matériau non conducteur électriquement. Par exemple, la couronne externe est fabriquée dans un matériau plastique notamment en PVC, en PA66, en PEEK ou en polymère à cristaux liquides (LCP pour Liquid Crystal Polymer en anglais). Par exemple, la couronne externe est fabriquée dans un matériau non magnétique.
De même la couronne interne 17 peut comprendre une deuxième partie annulaire 32 et des pattes d’appui externes 30. Les pattes d’appui externes 30 peuvent être en contact avec la surface radialement interne 19 des secteurs de noyau élémentaires 4, des premiers secteurs de noyau d’extrémité 21 et des deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité 22. Un espace circonférentiel entre les pattes d’appui externes 30 peut permettre le passage des enroulements élémentaires 9.
Le stator peut comprendre une pluralité de couronnes externes 16. Le premier mode de réalisation de l’invention comprend par exemple deux couronnes externes 16.
De même, le stator peut comprendre une pluralité de couronnes internes 17. Le premier mode réalisation de l’invention comprend par exemple deux couronnes internes 17.
Par exemple, la couronne interne est fabriquée dans un matériau non conducteur électriquement. Par exemple, la couronne interne est fabriquée dans un matériau plastique notamment en PVC, en PA66, en PEEK ou en polymère à cristaux liquides (LCP pour Liquid Crystal Polymer en anglais). Par exemple, la couronne interne est fabriquée dans un matériau non magnétique.
Comme dans les modes de réalisation de l’invention représentés sur les figures, les barrières de flux 27 peuvent être formées de matière avec la couronne externe 16 et la couronne interne 17.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention non représenté, les barrières de flux 27 sont formées de matière avec la couronne externe 16.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention non représenté, les barrières de flux 27 sont formées de matière avec la couronne interne 17.
La représente un deuxième mode de réalisation de l’invention. Le deuxième mode de réalisation de l’invention est similaire au premier mode de réalisation de l’invention cependant la couronne externe 16 ne comprend pas de pattes d’appui internes et la couronne interne 17 ne comprend pas de pattes d’appui externes. Le positionnement des secteurs de noyau élémentaires 4, des premiers secteurs de noyau d’extrémité 21 et des deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité 22 par rapport à la couronne interne et la couronne externe est par exemple réalisé avec un outil de positionnement lors de la fabrication et figé à l’aide d’une résine durcissable, par exemple une résine thermodurcissable.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, le stator ne comprend pas de premiers secteurs de noyau d’extrémité et des deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité. Le stator comprend par exemple un ensemble de secteurs de noyau élémentaires, chaque secteur de noyau élémentaire étant adjacent de deux autres secteurs de noyau élémentaires.
Claims (15)
- Stator (2) pour machine électrique tournante (1) à flux axial comprenant un rotor (3) ayant un axe de rotation (A), le stator (2) comprenant :
- des secteurs de noyau élémentaires (4), chaque secteur de noyau élémentaire (4) formant des dents (5) aptes à interagir avec le rotor (3), chaque secteur de noyau élémentaire (4) comprenant une première culasse (5) et un premier corps (6), le premier corps (6) s’étendant axialement entre un premier côté (7) et un deuxième côté (8) du secteur de noyau élémentaire (4), et la première culasse (5) s’étendant à partir du premier corps (6) et ayant un axe orthoradial,
- des enroulements élémentaires (9), les enroulements élémentaires (9) étant chacun enroulé autour de la première culasse (5) d’un secteur de noyau élémentaire (4) selon l’axe orthoradial de la première culasse (5), les enroulements élémentaires (9) s’étendant selon l’axe orthoradial entre une première extrémité (10) de l’enroulement élémentaire (9) et une deuxième extrémité (11) de l’enroulement élémentaire (9), la première extrémité (10) de l’enroulement élémentaire (9) faisant face au premier corps (6) du secteur de noyau élémentaire (4) sur lequel est enroulé l’enroulement élémentaire (9),
- Stator (2) pour machine électrique tournante (1) à flux axial selon la revendication précédente dans lequel les secteurs de noyau élémentaires (4) comprennent chacun un premier pied de dent (13) s’étendant circonférentiellement à partir du premier corps (6) sur le premier côté du secteur de noyau élémentaire (4), un premier espace d’encoche (14) étant formé entre le premier pied de dent (13) et le secteur de noyau élémentaire (4) adjacent au premier pied de dent (13).
- Stator (2) pour machine électrique tournante (1) à flux axial selon la revendication 1 dans lequel les secteurs de noyau élémentaires (4) comprennent chacun deux premiers pieds de dent (13) s’étendant circonférentiellement à partir du premier corps (6) sur le premier côté (7) et le deuxième côté (8) du secteur de noyau élémentaire (4), des premiers espaces d’encoche (14) étant formés entre les premiers pieds de dent et le secteur de noyau élémentaire (4) adjacent aux premiers pieds de dent (13).
- Stator (2) pour machine électrique tournante (1) à flux axial selon l’une des revendication 2 et 3 dans lequel les secteurs de noyau élémentaires (4) comprennent chacun un deuxième pied de dent (15) s’étendant circonférentiellement à partir du premier corps (6) dans un sens circonférentiellement opposé au premier pied de dent (13), l’espace d’encoche (14) étant formé entre le premier pied de dent (13) et deuxième pied de dent (15) de deux secteurs de noyau élémentaires (4) adjacents.
- Stator (2) pour machine électrique tournante (1) à flux axial selon la revendications 3 dans lequel les secteurs de noyau élémentaires (4) comprennent chacun deux deuxièmes pieds de dent (15) s’étendant circonférentiellement à partir du premier corps (6) dans un sens circonférentiellement opposé aux premiers pieds de dent (13), des espaces d’encoche (14) étant formés entre l’un des premiers pieds de dent (13) et l’un des deuxièmes pieds de dent (15) de deux secteurs de noyau élémentaires (4) adjacents et entre l’autre des premiers pieds de dent (13) et l’autre des deuxièmes pieds de dent (15) des deux secteurs de noyau élémentaires (4) adjacents.
- Stator (2) pour machine électrique tournante (1) à flux axial selon l’une des revendications précédentes dans lequel la première zone de contact (12) est une liaison par complémentarité de formes permettant un maintien entre les deux secteurs de noyau élémentaires (4) adjacents dans la direction circonférentielle et dans la direction axiale et permettant un coulissement dans la direction radiale entre les deux secteurs de noyau élémentaires (4) adjacents, la liaison par complémentarité de forme étant notamment une liaison à queue d’aronde ou une liaison en forme de T ou une liaison à glissière cylindrique.
- Stator (2) pour machine électrique tournante (1) à flux axial selon l’une des revendications précédentes comprenant une couronne externe (16) et une couronne interne (17), les secteurs de noyau élémentaires (4) comprenant une surface radialement externe (18) et une surface radialement interne (19), la surface radialement externe (18) des secteurs de noyau élémentaires (4) étant en contact avec la couronne externe (16) et la surface radialement interne (19) des secteurs de noyau élémentaires (4) étant en contact avec la couronne interne (17).
- Stator (2) pour machine électrique tournante (1) à flux axial selon l’une des revendications précédentes comprenant un premier nombre (m) de phases, chaque phase occupant au moins un secteur de stator élémentaire (20) distinct, chaque secteur de stator élémentaire (20) comprenant :
- une pluralité de secteurs de noyau élémentaires (4) et d’enroulements élémentaires (9), les enroulements élémentaires (9) d’un secteur de stator élémentaire (20) formant un enroulement de phase,
- un premier secteur de noyau d’extrémité (21) et un deuxième secteur de noyau d’extrémité (22), la pluralité de secteurs de noyau élémentaires (4) étant située circonférentiellement entre le premier secteur de noyau d’extrémité (21) et le deuxième secteur de noyau d’extrémité (22),
le deuxième secteur de noyau d’extrémité (22) comprenant un troisième corps (25) et une deuxième culasse (26), le troisième corps (25) s’étendant axialement entre un premier côté (7) et un deuxième côté (8) du deuxième secteur de noyau d’extrémité (22), et la deuxième culasse (26) s’étendant à partir du troisième corps (25) et ayant un axe orthoradial, un enroulement élémentaire (9) étant enroulé autour de la deuxième culasse (26) du deuxième secteur de noyau d’extrémité (22) selon l’axe orthoradial de la deuxième culasse (26), la première extrémité (10) de l’enroulement élémentaire (9) faisant face au premier corps (6) du secteur de noyau élémentaire (4) adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité (22),
le deuxième secteur de noyau d’extrémité (22) et le secteur de noyau élémentaire (4) adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité (22) sont en contact dans une troisième zone de contact (27) située circonférentiellement au niveau de la première extrémité de l’enroulement élémentaire (9) ou circonférentiellement distante de l’enroulement élémentaire (9). - Stator (2) pour machine électrique tournante (1) à flux axial selon la revendication précédente dans lequel le premier secteur d’extrémité (21) et/ou le deuxième secteur d’extrémité (22) comprennent un empilement radial de tôles, notamment un empilement radial de tôles planes.
- Stator (2) pour machine électrique tournante (1) à flux axial selon l’une des revendications 8 et 9 dans lequel la deuxième zone de contact (24) est une liaison par complémentarité de formes permettant un maintien entre le premier secteur de noyau d’extrémité (21) et le secteur de noyau élémentaire (4) adjacent au premier secteur de noyau d’extrémité (21) dans la direction circonférentielle et dans la direction axiale et permettant un coulissement dans la direction radiale entre le premier secteur de noyau d’extrémité (21) et le secteur de noyau élémentaire (4) adjacent au premier secteur de noyau d’extrémité (21), la liaison par complémentarité de forme étant notamment une liaison à queue d’aronde ou une liaison en forme de T ou une liaison à glissière cylindrique.
- Stator (2) pour machine électrique tournante (1) à flux axial selon l’une des revendications 8 à 10 dans lequel la troisième zone de contact (27) est une liaison par complémentarité de formes permettant un maintien entre le deuxième secteur de noyau d’extrémité (22) et le secteur de noyau élémentaire (4) adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité (22) dans la direction circonférentielle et dans la direction axiale et permettant un coulissement dans la direction radiale entre le deuxième secteur de noyau d’extrémité (22) et le secteur de noyau élémentaire (4) adjacent au deuxième secteur de noyau d’extrémité (22), la liaison par complémentarité de forme étant notamment une liaison à queue d’aronde ou une liaison en forme de T ou une liaison à glissière cylindrique.
- Stator (2) pour machine électrique tournante (1) à flux axial selon l’une des revendications 8 à 11 dans lequel le premier secteur de noyau d’extrémité (21) et le deuxième secteur de noyau d’extrémité (22) de deux secteurs de stator élémentaires (20) adjacents sont séparés par une barrière de flux (28), notamment une barrière de flux (28) réalisée dans un matériau amagnétique, notamment une barrière de flux (28) réalisée dans un matériau plastique.
- Stator (2) pour machine électrique tournante (1) à flux axial selon l’une des revendications précédentes 8 à 12 prise en combinaison avec la revendication 8 dans lequel les premiers secteurs de noyau d’extrémité (21) et les deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité (22) comprennent une surface radialement externe (18) et une surface radialement interne (19), la surface radialement externe (18) des premiers secteur de noyau d’extrémité (21) et des deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité (22) étant en contact avec la couronne externe (16) et la surface radialement interne (19) des premiers secteurs de noyau d’extrémité (21) et des deuxièmes secteurs de noyau d’extrémité (22) étant en contact avec la couronne interne (17).
- Stator (2) pour machine électrique tournante (1) à flux axial selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 12 dans lequel les barrières de flux (27) sont formées de matière avec la couronne externe (16) et/ou la couronne interne (17).
- Machine électrique tournante (1) à flux axial comprenant :
- un stator (2) selon l’une des revendications précédentes,
- un rotor (3) faisant face axialement au stator (2) et ayant un axe de rotation (A).
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2022
- 2022-12-20 FR FR2213990A patent/FR3143899A1/fr active Pending
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