FR3090230A1 - Anti-rotation system for stator of rotating electric machine - Google Patents
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Abstract
La présente invention propose une machine électrique tournante (10) comprenant un stator (15) comprenant un premier moyen de blocage en rotation (37) et un carter (11) comprenant un deuxième moyen de blocage en rotation (38), les moyens de blocage en rotation (37, 38) étant agencés pour coopérer l’un avec l’autre de manière à empêcher la rotation du stator par rapport au carter Figure pour l’abrégé : Fig. 2The present invention provides a rotary electrical machine (10) comprising a stator (15) comprising a first rotation locking means (37) and a casing (11) comprising a second rotation locking means (38), the locking means in rotation (37, 38) being arranged to cooperate with each other so as to prevent rotation of the stator relative to the casing Figure for the abstract: FIG. 2
Description
DescriptionDescription
Titre de l'invention : Système d’anti-rotation pour stator de machine électrique tournanteTitle of the invention: Anti-rotation system for stator of rotating electric machine
[0001] L’invention concerne notamment un stator de machine électrique tournante comportant un système d’anti-rotation ainsi qu’un carter de machine électrique tournante comportant un système complémentaire d’anti-rotation.The invention relates in particular to a stator of a rotating electrical machine comprising an anti-rotation system as well as a housing of a rotating electrical machine comprising a complementary anti-rotation system.
[0002] L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des machines électriques tournantes telles que les alternateurs, les alterno-démarreurs ou encore les machines réversibles ou les moteurs électriques. On rappelle qu’une machine réversible est une machine électrique tournante apte à travailler de manière réversible, d’une part, comme générateur électrique en fonction alternateur et, d’autre part, comme moteur électrique par exemple pour démarrer le moteur thermique du véhicule automobile.The invention finds a particularly advantageous application in the field of rotating electrical machines such as alternators, alternator-starters or even reversible machines or electric motors. It will be recalled that a reversible machine is a rotary electrical machine capable of working in a reversible manner, on the one hand, as an electric generator in alternator function and, on the other hand, as an electric motor for example for starting the heat engine of the motor vehicle. .
[0003] Une machine électrique tournante comprend un rotor mobile en rotation autour d’un axe et un stator fixe entourant le rotor. En mode alternateur, lorsque le rotor est en rotation, il induit un champ magnétique au stator qui le transforme en courant électrique afin d’alimenter les consommateurs électriques du véhicule et de recharger la batterie. En mode moteur, le stator est alimenté électriquement et induit un champ magnétique entraînant le rotor en rotation par exemple pour démarrer le moteur thermique.A rotary electrical machine comprises a rotor which is mobile in rotation about an axis and a fixed stator surrounding the rotor. In alternator mode, when the rotor is in rotation, it induces a magnetic field on the stator which transforms it into electric current in order to supply the electric consumers of the vehicle and to recharge the battery. In motor mode, the stator is electrically supplied and induces a magnetic field driving the rotor in rotation for example to start the heat engine.
[0004] Le positionnement angulaire du rotor par rapport au stator est un paramètre à prendre en compte pour améliorer le couple transmis par la machine en mode moteur. Il est donc nécessaire que le stator soit immobile par rapport au rotor afin que le capteur de position du rotor puisse délivrer une information fiable de positionnement du rotor par rapport au stator. Toute rotation du stator entraînerait une perte de l’information de positionnement du rotor et empêcherait le démarrage du moteur thermique par la machine électrique tournante.The angular positioning of the rotor relative to the stator is a parameter to take into account to improve the torque transmitted by the machine in engine mode. It is therefore necessary that the stator is stationary relative to the rotor so that the rotor position sensor can deliver reliable information of positioning of the rotor relative to the stator. Any rotation of the stator would result in a loss of the rotor positioning information and would prevent the engine from starting by the rotating electric machine.
[0005] De plus, le stator comporte un corps monté de manière fixe dans un carter et un bobinage électrique traversant le corps et étant connecté à un ensemble électronique formant à la fois un pont redresseur de courant et un module de commande de la machine. Toute rotation du stator pourrait également endommager la connexion électrique entre l’ensemble électronique et le bobinage et ainsi détériorer la machine.In addition, the stator comprises a body fixedly mounted in a casing and an electrical coil passing through the body and being connected to an electronic assembly forming both a current rectifier bridge and a machine control module. Any rotation of the stator could also damage the electrical connection between the electronic assembly and the winding and thus deteriorate the machine.
[0006] Dans une architecture standard de machine, dans laquelle le carter comporte deux flasques en contact direct l’un avec l’autre, le corps de stator est monté dans le carter via des épaulements formés dans chaque flasque sur lesquels le corps est en appuie. Des tampons élastiques et de la résine peuvent être intercalés entre le corps et les flasques pour protéger le corps. Ce type de montage permet un serrage optimal des deux flasques qui viennent également enserrer le corps et l’empêche d’avoir un mouvement de rotation.In a standard machine architecture, in which the housing has two flanges in direct contact with each other, the stator body is mounted in the housing via shoulders formed in each flange on which the body is in press. Elastic pads and resin can be interposed between the body and the flanges to protect the body. This type of mounting allows optimal tightening of the two flanges which also come to grip the body and prevents it from having a rotational movement.
[0007] Des nouvelles architectures de machine sont mises en place dans lesquelles les deux flasques ne sont plus en contact direct l’un avec l’autre mais le corps du stator est interposé entre les deux flasques. Il n’est alors plus possible d’intercaler des tampons ou de la résine entre le corps et les flasques pour ne pas diminuer les précisions d’assemblage entre les flasques. Avec ce type d’architecture, le serrage n’est pas suffisant pour garantir la non rotation du stator par rapport au carter en particulier lorsque la machine fonctionne en mode moteur.New machine architectures are implemented in which the two flanges are no longer in direct contact with each other but the body of the stator is interposed between the two flanges. It is then no longer possible to insert pads or resin between the body and the flanges so as not to reduce the assembly precision between the flanges. With this type of architecture, the tightening is not sufficient to guarantee the non-rotation of the stator relative to the casing, in particular when the machine is operating in motor mode.
[0008] La présente invention vise à permettre de proposer un moyen simple de blocage en rotation du stator quel que soit le type d’architecture de la machine.The present invention aims to provide a simple means of locking in rotation of the stator regardless of the type of architecture of the machine.
[0009] A cet effet, la présente invention a donc pour objet un stator pour une machine électrique tournante comportant un corps de stator doté d’encoches logeant un bobinage électrique. Selon la présente invention, le stator comporte un premier moyen de blocage en rotation du corps, ledit moyen étant solidaire dudit corps et étant destiné à coopérer avec un deuxième moyen de blocage en rotation d’un carter de la machine logeant le stator.To this end, the present invention therefore relates to a stator for a rotary electric machine comprising a stator body provided with notches housing an electric winding. According to the present invention, the stator comprises a first means for locking in rotation of the body, said means being integral with said body and being intended to cooperate with a second means for locking in rotation of a casing of the machine housing the stator.
[0010] Un tel moyen de blocage en rotation du corps de stator associé à un moyen correspondant réalisé dans le carter permet de bloquer de manière fiable tout mouvement de rotation du stator par rapport au carter quel que soit le type d’architecture de machine. Le premier et le deuxième moyen de blocage en rotation forme un système permettant de bloquer tout mouvement circonférentiel du stator par rapport au carter. Cela permet donc de garantir la position du stator lors du fonctionnement de la machine et en particulier lors des phases de fonctionnement en mode moteur de ladite machine. Cela évite d’endommager la machine et notamment les connexions entre le stator et l’ensemble électronique et permet de fiabiliser la mesure de position du rotor par rapport au stator pour améliorer la précision de la commande du rotor et donc les performances de la machine en particulier lors du fonctionnement en mode moteur de ladite machine.Such means for blocking the rotation of the stator body associated with a corresponding means produced in the casing makes it possible to reliably block any rotational movement of the stator relative to the casing whatever the type of machine architecture. The first and second means for locking in rotation form a system making it possible to block any circumferential movement of the stator relative to the casing. This therefore makes it possible to guarantee the position of the stator during operation of the machine and in particular during the engine operating phases of said machine. This avoids damaging the machine and in particular the connections between the stator and the electronic assembly and makes it possible to make the measurement of the position of the rotor relative to the stator more reliable to improve the precision of the control of the rotor and therefore the performance of the machine in particularly during operation in engine mode of said machine.
[0011] On entend par moyen de blocage en rotation tout composant additionnel au corps de stator qui permet un blocage effectif du corps de stator par rapport au carter, ledit corps étant formé d’une culasse annulaire et de dents s’étendant radialement à partir de la culasse.By rotation blocking means any additional component to the stator body which allows effective blocking of the stator body relative to the housing, said body being formed of an annular yoke and teeth extending radially from of the breech.
[0012] Selon une réalisation, le premier moyen de blocage en rotation s’étend, dans une direction circonférentielle, sur une portion uniquement du corps de stator. On comprend ainsi que ledit premier moyen est localisé, c’est-à-dire qu’il ne s’étend pas sur tout le pourtour du corps de stator mais uniquement sur une portion de la cir3 conférence dudit corps.According to one embodiment, the first rotation locking means extends, in a circumferential direction, over only a portion of the stator body. It is thus understood that said first means is localized, that is to say that it does not extend over the entire periphery of the stator body but only over a portion of the cir3 conference of said body.
[0013] Selon une réalisation, le corps de stator comporte une culasse à partir de laquelle s’étendent des dents, le premier moyen de blocage en rotation est positionné sur ladite culasse de manière à ce qu’une portion du stator formée par la culasse et le premier moyen présente une section, dans une direction radiale, différente de la section, dans une direction radiale, d’une autre portion du stator formée uniquement par la culasse.According to one embodiment, the stator body comprises a cylinder head from which extend teeth, the first rotation locking means is positioned on said cylinder head so that a portion of the stator formed by the cylinder head and the first means has a section, in a radial direction, different from the section, in a radial direction, of another portion of the stator formed only by the yoke.
[0014] Selon une réalisation, le premier moyen de blocage en rotation fait saillie dans une direction radiale à partir du corps de stator. Alternativement, le premier moyen peut également faire saillie dans une direction axiale à partir du corps de stator.In one embodiment, the first rotation locking means protrudes in a radial direction from the stator body. Alternatively, the first means can also project in an axial direction from the stator body.
[0015] Selon une réalisation, le premier moyen s’étend à partir de la périphérie radiale externe du corps et en particulier de la culasse. Alternativement, le premier moyen peut s’étendre à partir d’une surface d’extrémité axiale du corps et en particulier de la culasse.According to one embodiment, the first means extends from the external radial periphery of the body and in particular of the cylinder head. Alternatively, the first means can extend from an axial end surface of the body and in particular of the cylinder head.
[0016] Selon une réalisation, le premier moyen s’étend sur toute la hauteur axiale du corps. Alternativement, le premier moyen peut s’étendre sur une portion seulement de la hauteur du corps.According to one embodiment, the first means extends over the entire axial height of the body. Alternatively, the first means may extend over only a portion of the height of the body.
[0017] Selon une réalisation, le stator comporte un unique premier moyen de blocage en rotation. Alternativement, le stator peut comporter plusieurs premiers moyens de blocage en rotation.According to one embodiment, the stator comprises a single first means of locking in rotation. Alternatively, the stator may include several first means for locking in rotation.
[0018] Dans le cas où le stator comporte plusieurs premiers moyens, lesdits moyens peuvent être espacés le long de la circonférence du stator de manière régulière ou non. Dans cette réalisation, au moins deux premiers moyens peuvent être alignés axialement l’un par rapport à l’autre.In the case where the stator has several first means, said means can be spaced along the circumference of the stator regularly or not. In this embodiment, at least two first means can be aligned axially with respect to each other.
[0019] Selon une réalisation, le premier moyen de blocage en rotation est une excroissance ou une gorge destinée à coopérer respectivement avec une gorge ou une excroissance du carter.According to one embodiment, the first means of locking in rotation is a projection or a groove intended to cooperate respectively with a groove or a projection of the casing.
[0020] Selon une réalisation, le premier moyen est issu de matière avec le corps et notamment avec la culasse. Alternativement, le premier moyen est rapporté sur le corps par exemple par collage ou soudage. Cette alternative peut s’appliquer en particulier lorsque le premier moyen est une excroissance.According to one embodiment, the first means is made from material with the body and in particular with the cylinder head. Alternatively, the first means is attached to the body, for example by gluing or welding. This alternative can apply in particular when the first means is a growth.
[0021] Selon une réalisation, le premier moyen de blocage en rotation est positionné de manière aligné radialement avec une dent du corps de stator. Cela permet d’appliquer la contrainte de blocage en rotation sur une portion du corps de stator présentant une plus grande section pour ainsi rigidifier la pièce.According to one embodiment, the first rotation blocking means is positioned in a radially aligned manner with a tooth of the stator body. This makes it possible to apply the constraint of locking in rotation on a portion of the stator body having a larger section so as to stiffen the part.
[0022] La présente invention concerne également un carter pour une machine électrique tournante comportant au moins un flasque destiné à porter un corps de stator de la machine. Selon l’invention, le carter comporte un deuxième moyen de blocage en rotation du corps de stator, ledit deuxième moyen étant destiné à coopérer avec un premier moyen de blocage en rotation du corps de stator.The present invention also relates to a housing for a rotary electric machine comprising at least one flange intended to carry a stator body of the machine. According to the invention, the casing comprises a second means for locking in rotation of the stator body, said second means being intended to cooperate with a first means for locking in rotation of the stator body.
[0023] De la même manière que précédemment pour le stator, un tel moyen de blocage en rotation réalisé dans le carter et associé à un moyen correspondant réalisé dans le corps de stator permet de bloquer de manière fiable tout mouvement de rotation du stator par rapport au carter quel que soit le type d’architecture de machine.In the same way as previously for the stator, such a rotation blocking means produced in the casing and associated with a corresponding means produced in the stator body makes it possible to reliably block any rotational movement of the stator relative to regardless of the type of machine architecture.
[0024] On entend par moyen de blocage en rotation tout composant additionnel au flasque du carter qui permet un blocage effectif du corps de stator par rapport au carter, ledit flasque étant formé d’une jupe annulaire et d’une paroi transversale s’étendant à partir d’une extrémité axiale de la jupe.The term “rotational locking means” means any additional component to the housing flange which allows effective blocking of the stator body relative to the housing, said flange being formed of an annular skirt and of a transverse wall extending from an axial end of the skirt.
[0025] Selon une réalisation, le deuxième moyen de blocage en rotation s’étend sur une portion uniquement de la circonférence du carter. Ainsi, ledit moyen est localisé, c’est-à-dire qu’il ne s’étend pas sur tout le pourtour du carter.According to one embodiment, the second rotation locking means extends over only a portion of the circumference of the casing. Thus, said means is localized, that is to say that it does not extend over the entire periphery of the casing.
[0026] Selon une réalisation, le deuxième moyen de blocage en rotation est solidaire du flasque. On entend par solidaire le fait que le deuxième moyen de blocage en rotation soit lié mécaniquement avec le flasque de manière rapportée ou monobloc.In one embodiment, the second rotation locking means is secured to the flange. By solidary is meant the fact that the second rotation locking means is mechanically linked with the flange in an attached or integral manner.
[0027] Selon une réalisation, le flasque comporte une paroi transversale à partir de laquelle s’étend une jupe, le deuxième moyen de blocage en rotation est positionné sur ladite jupe.In one embodiment, the flange has a transverse wall from which extends a skirt, the second means for locking in rotation is positioned on said skirt.
[0028] Selon une réalisation, le deuxième moyen de blocage en rotation est positionné sur la jupe de manière à ce qu’une portion du flasque formée par la jupe et le deuxième moyen présente une section, dans une direction radiale, différente de la section, dans une direction radiale, d’une autre portion du flasque formée uniquement par la jupe.According to one embodiment, the second rotation blocking means is positioned on the skirt so that a portion of the flange formed by the skirt and the second means has a section, in a radial direction, different from the section , in a radial direction, of another portion of the flange formed only by the skirt.
[0029] Selon une réalisation, le deuxième moyen de blocage en rotation fait saillie dans une direction radiale à partir de la jupe. Alternativement, le deuxième moyen de blocage en rotation peut faire saillie dans une direction axiale à partir de la paroi transversale.According to one embodiment, the second rotation locking means protrudes in a radial direction from the skirt. Alternatively, the second rotation blocking means can project in an axial direction from the transverse wall.
[0030] Selon une réalisation, le deuxième moyen s’étend à partir de la périphérie radiale interne de la jupe. Alternativement, le deuxième moyen peut s’étendre à partir d’une surface d’extrémité axiale inférieure du flasque et en particulier de la paroi transversale.According to one embodiment, the second means extends from the internal radial periphery of the skirt. Alternatively, the second means can extend from a lower axial end surface of the flange and in particular from the transverse wall.
[0031] Selon une réalisation, le deuxième moyen s’étend sur toute la hauteur axiale de la jupe. Alternativement, le deuxième moyen peut s’étendre sur une portion seulement de la hauteur de la jupe.According to one embodiment, the second means extends over the entire axial height of the skirt. Alternatively, the second means can extend over only a portion of the height of the skirt.
[0032] Selon une réalisation, le carter comporte un unique deuxième moyen de blocage en rotation. Ainsi, le carter présente deux flasques et le deuxième moyen de blocage en rotation s’étend uniquement dans un des flasques.According to one embodiment, the housing comprises a single second means for locking in rotation. Thus, the casing has two flanges and the second rotation locking means extends only in one of the flanges.
[0033] Alternativement, le stator peut comporter plusieurs premiers moyens de blocage en rotation. Par exemple, au moins un desdits moyens s’étend dans le premier flasque et au moins un autre desdits moyens s’étend dans le second flasque. Cela permet, en plus du blocage en rotation du stator, de pouvoir indexer le premier flasque par rapport au second flasque. Dans l’art antérieur, cette fonction d’indexation est réalisée par un pion de piétage qui est une pièce supplémentaire indépendante de la fonction de blocage en rotation par serrage. Ainsi, cette réalisation de l’invention permet de supprimer le pion de piétage.Alternatively, the stator may include several first means for locking in rotation. For example, at least one of said means extends in the first flange and at least one other of said means extends in the second flange. This allows, in addition to the stator rotation lock, to be able to index the first flange relative to the second flange. In the prior art, this indexing function is carried out by a stamping pin which is an additional piece independent of the function of locking in rotation by tightening. Thus, this embodiment of the invention makes it possible to remove the tread counter.
[0034] Dans le cas où le carter comporte plusieurs deuxièmes moyens de blocage en rotation, lesdits moyens peuvent être espacés le long de la circonférence du carter de manière régulière ou non.In the case where the housing comprises several second means for locking in rotation, said means can be spaced along the circumference of the housing in a regular manner or not.
[0035] Dans cette réalisation, les deuxièmes moyens peuvent être alignés dans une direction axiale.In this embodiment, the second means can be aligned in an axial direction.
[0036] Selon une réalisation, le deuxième moyen s’étend à partir d’une extrémité axiale de la jupe et en particulier de l’extrémité libre de ladite jupe.According to one embodiment, the second means extends from an axial end of the skirt and in particular from the free end of said skirt.
[0037] Selon une réalisation, le deuxième moyen de blocage en rotation est une gorge ou une excroissance destinée à coopérer respectivement avec une excroissance ou une gorge du stator.According to one embodiment, the second rotation locking means is a groove or a protuberance intended to cooperate respectively with a protuberance or a groove of the stator.
[0038] Selon une réalisation, le deuxième moyen est issu de matière avec la jupe. Alternativement, le deuxième moyen peut être rapporté par exemple par collage ou soudage à ladite jupe. Ceci peut en particulier être le cas lorsque le deuxième moyen est une excroissance.In one embodiment, the second means is made of material with the skirt. Alternatively, the second means can be added for example by gluing or welding to said skirt. This can in particular be the case when the second means is a growth.
[0039] Selon une réalisation, le carter comporte deux flasques assemblés entre eux par l’intermédiaire d’un moyen de fixation, ledit moyen de fixation forme le deuxième moyen de blocage en rotation. Cela permet de diminuer l’encombrement de la machine électrique tournante et d’indexer les flasques l’un avec l’autre afin de supprimer le pion de piétage.According to one embodiment, the housing comprises two flanges assembled together by means of a fixing means, said fixing means forms the second means for locking in rotation. This makes it possible to reduce the size of the rotating electrical machine and to index the flanges with one another in order to remove the stamping pin.
[0040] Selon une réalisation, le moyen de fixation est inséré dans une gorge formée sur le corps de stator. Ainsi, la distance entre l’axe de la machine et le moyen de fixation est plus petite que la distance entre ledit axe et la périphérie externe du corps de stator et notamment de la culasse. On comprendra également que le moyen de fixation est en contact avec le corps de stator.According to one embodiment, the fixing means is inserted into a groove formed on the stator body. Thus, the distance between the axis of the machine and the fastening means is smaller than the distance between said axis and the external periphery of the stator body and in particular of the cylinder head. It will also be understood that the fixing means is in contact with the stator body.
[0041] L’invention concerne, en outre, une machine électrique tournante comprenant un stator tel que précédemment décrit et un carter tel que précédemment décrit. Selon l’invention, le premier moyen de blocage en rotation du stator et le deuxième moyen de blocage en rotation du carter sont agencés pour coopérer l’un avec l’autre de manière à empêcher la rotation du stator par rapport au carter.The invention further relates to a rotary electric machine comprising a stator as previously described and a casing as previously described. According to the invention, the first means for blocking the rotation of the stator and the second means for blocking the rotation of the casing are arranged to cooperate with each other so as to prevent the stator from rotating relative to the casing.
[0042] La machine électrique tournante peut, avantageusement, former un alternateur, un alterno-démarreur, une machine réversible ou un moteur électrique.The rotary electric machine can advantageously form an alternator, an alternator-starter, a reversible machine or an electric motor.
[0043] La présente invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de l’invention et de l’examen des dessins annexés, sur lesquels :The present invention can be better understood on reading the detailed description which follows, examples of non-limiting implementation of the invention and examination of the appended drawings, in which:
[0044] - la [fig.l] représente, schématiquement et partiellement, une vue en coupe d’une machine électrique tournante selon un exemple de mise en œuvre de l’invention,- [Fig.l] shows, schematically and partially, a sectional view of a rotary electrical machine according to an exemplary implementation of the invention,
[0045] - la [fig.2] représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective du premier mode de réalisation de l’invention,- [Fig.2] shows, schematically and partially, a perspective view of the first embodiment of the invention,
[0046] - la [fig.3] représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective d’un exemple de stator selon le premier mode,- [Fig.3] shows, schematically and partially, a perspective view of an example of a stator according to the first mode,
[0047] - la [fig.4a] et la [Figure 4b] représentent, schématiquement et partiellement, des vues en perspective d’exemples des flasques du carter selon le premier mode,- [fig.4a] and [Figure 4b] show, schematically and partially, perspective views of examples of the flanges of the housing according to the first mode,
[0048] - la [fig.5] représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective du deuxième mode de réalisation de l’invention,- [Fig.5] shows, schematically and partially, a perspective view of the second embodiment of the invention,
[0049] - la [fig.6] représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective d’un exemple de stator selon le deuxième mode,- [Fig.6] shows, schematically and partially, a perspective view of an example of a stator according to the second mode,
[0050] - la [fig.7] et la [Figure 8] représentent, schématiquement et partiellement, des vues en perspective de variante de réalisation de la [Figure 6].- [Fig.7] and [Figure 8] show, schematically and partially, perspective views of an alternative embodiment of [Figure 6].
[0051] Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d’un dessin à l’autre. On notera également que les différents dessins ne sont pas nécessairement à la même échelle.Identical, similar or analogous elements retain the same references from one drawing to another. Note also that the different drawings are not necessarily on the same scale.
[0052] Les modes de réalisation qui sont décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs ; on pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur. En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique. Dans un tel cas, mention serait faite dans la présente description.The embodiments which are described below are in no way limiting; it is possible in particular to imagine variants of the invention comprising only a selection of characteristics described hereinafter isolated from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the prior art. In particular, all the variants and all the embodiments described can be combined with one another if nothing is technically opposed to this combination. In such a case, mention would be made in the present description.
[0053] La [fig.l] représente un exemple de machine électrique tournante 10 compacte et polyphasée, notamment pour véhicule automobile. Cette machine 10 transforme de l’énergie mécanique en énergie électrique, en mode alternateur, et peut fonctionner en mode moteur pour transformer de l’énergie électrique en énergie mécanique. Cette machine électrique tournante 10 est, par exemple, un alternateur, un alterno-démarreur, une machine réversible ou un moteur électrique.[Fig.l] shows an example of a compact and multi-phase rotary electrical machine 10, in particular for a motor vehicle. This machine 10 transforms mechanical energy into electrical energy, in alternator mode, and can operate in motor mode to transform electrical energy into mechanical energy. This rotary electric machine 10 is, for example, an alternator, an alternator-starter, a reversible machine or an electric motor.
[0054] Dans cet exemple, la machine 10 comporte un carter 11. A l'intérieur de ce carter 11, elle comporte, en outre, un arbre 13, un rotor 12 solidaire en rotation de l’arbre 13 et un stator 15 entourant le rotor 12. Le mouvement de rotation du rotor 12 se fait autour d’un axe X.In this example, the machine 10 comprises a housing 11. Inside this housing 11, it further comprises a shaft 13, a rotor 12 integral in rotation with the shaft 13 and a surrounding stator 15 the rotor 12. The rotational movement of the rotor 12 takes place around an axis X.
[0055] Dans la suite de la description, les dénominations axiales, radiales, extérieures et intérieures se réfèrent à l’axe X traversant en son centre l’arbre 13. La direction axiale correspond à l'axe X alors que les orientations radiales correspondent à des plans perpendiculaires à l'axe X. Pour les directions radiales, les dénominations extérieure ou intérieure s'apprécient par rapport au même axe X, la dénomination intérieure correspondant à un élément orienté vers l’axe et la dénomination extérieure désignant un éloignement de l’axe. Pour les directions axiales, les dénominations inférieures ou supérieures se réfèrent à l’ensemble rotor-stator. Ainsi, la dénomination inférieure correspond à un élément orienté vers ledit ensemble et la dénomination supérieure correspond à un élément dans une direction opposé audit ensemble.In the following description, the axial, radial, exterior and interior designations refer to the X axis passing through the shaft 13 at its center. The axial direction corresponds to the X axis while the radial orientations correspond to planes perpendicular to the X axis. For the radial directions, the exterior or interior denominations can be assessed in relation to the same X axis, the interior denomination corresponding to an element oriented towards the axis and the exterior denomination denoting a distance from the axis. For axial directions, the lower or upper names refer to the rotor-stator assembly. Thus, the lower denomination corresponds to an element oriented towards said set and the upper denomination corresponds to an element in a direction opposite to said set.
[0056] Dans cet exemple, le carter 11 comporte un flasque avant 16 et un flasque arrière 17 qui sont assemblés ensemble. Ces flasques 16, 17 sont de forme creuse et portent, chacun, centralement un palier accouplé à un roulement à billes 18, 19 respectif pour le montage à rotation de l'arbre 13. En outre, le carter 11 comporte des moyens de fixation 14 permettant le montage de la machine électrique tournante 10 dans le véhicule.In this example, the housing 11 has a front flange 16 and a rear flange 17 which are assembled together. These flanges 16, 17 are hollow in shape and each carry centrally a bearing coupled to a respective ball bearing 18, 19 for the rotational mounting of the shaft 13. In addition, the casing 11 comprises fixing means 14 allowing the mounting of the rotary electrical machine 10 in the vehicle.
[0057] Une poulie 20 est fixée sur une extrémité avant de l’arbre 13, au niveau du flasque avant 16. Cette poulie 20 permet de transmettre le mouvement de rotation à l’arbre 13 ou à l’arbre 13 de transmettre son mouvement de rotation à la courroie. Dans la suite de la description, les dénominations avant/arrière se réfèrent à la poulie 20. Ainsi une face avant est une face orientée en direction de la poulie alors qu’une face arrière est une face orientée en direction opposée de la poulie.A pulley 20 is fixed on a front end of the shaft 13, at the front flange 16. This pulley 20 makes it possible to transmit the rotational movement to the shaft 13 or to the shaft 13 to transmit its movement belt rotation. In the following description, the front / rear designations refer to the pulley 20. Thus a front face is a face oriented in the direction of the pulley while a rear face is a face oriented in the opposite direction of the pulley.
[0058] L’extrémité arrière de l’arbre 13 porte, ici, des bagues collectrices 21 appartenant à un collecteur 22. Des balais 23 appartenant à un porte-balais 24 sont disposés de façon à frotter sur les bagues collectrices 21. Le porte-balais 24 est relié à un régulateur de tension (non représenté).The rear end of the shaft 13 carries, here, slip rings 21 belonging to a collector 22. Brushes 23 belonging to a brush holder 24 are arranged so as to rub on the slip rings 21. The door -broom 24 is connected to a voltage regulator (not shown).
[0059] Le flasque avant 16 et le flasque arrière 17 peuvent comporter, en outre, des ouvertures sensiblement latérales pour le passage de l’air en vue de permettre le refroidissement de la machine électrique tournante par circulation d'air engendrée par la rotation d’un ventilateur avant 25 sur la face axiale avant du rotor 12 et d’un ventilateur arrière 26 sur la face axiale arrière du rotor.The front flange 16 and the rear flange 17 may further comprise substantially lateral openings for the passage of air in order to allow the cooling of the rotary electrical machine by air circulation generated by the rotation d a front fan 25 on the front axial face of the rotor 12 and a rear fan 26 on the rear axial face of the rotor.
[0060] Dans cet exemple, le rotor 12 est un rotor à griffe. Il comporte deux roues polaires 31, chacune formée d’un plateau 32 et d’une pluralité de griffes 33, un noyau 34 cylindrique intercalé axialement entre les roues polaires 31 et une bobine 35 enroulée autour du noyau. Par exemple, les bagues collectrices 21 appartenant au collecteur 22 sont reliées par des liaisons filaires à ladite bobine 35. Le rotor 12 peut également comporter des éléments magnétiques interposés entre deux griffes 33 adjacentes.In this example, the rotor 12 is a claw rotor. It comprises two pole wheels 31, each formed by a plate 32 and a plurality of claws 33, a cylindrical core 34 interposed axially between the pole wheels 31 and a coil 35 wound around the core. For example, the slip rings 21 belonging to the collector 22 are connected by wire connections to said coil 35. The rotor 12 can also include magnetic elements interposed between two adjacent claws 33.
[0061] Dans cet exemple de réalisation, le stator 15 comporte un corps 27 en forme d'un paquet de tôles doté d'encoches équipées d’isolant d’encoches pour le montage d’un bobinage électrique 28. Ce bobinage 28 traverse les encoches du corps 27 et forment un chignon avant 29 et un chignon arrière 30 de part et d'autre du corps du stator. Par ailleurs, le bobinage 28 est formé d’une ou plusieurs phases connectées, par exemple, en étoile ou en triangle ; chaque phase comportant au moins un conducteur électrique. Le bobinage 28 est relié électriquement à un ensemble électronique 36.In this exemplary embodiment, the stator 15 comprises a body 27 in the form of a sheet package provided with notches fitted with notch insulation for mounting an electrical coil 28. This coil 28 passes through the notches on the body 27 and form a front bun 29 and a rear bun 30 on either side of the stator body. Furthermore, the winding 28 is formed of one or more phases connected, for example, in a star or in a triangle; each phase comprising at least one electrical conductor. The winding 28 is electrically connected to an electronic assembly 36.
[0062] L’ensemble électronique 36 comporte au moins un module électronique de puissance permettant de piloter une phase du bobinage 28. Ce module de puissance forme un pont redresseur de tension pour transformer la tension alternative générée par la machine 10 en une tension continue pour alimenter notamment la batterie et le réseau de bord du véhicule en mode alternateur.The electronic assembly 36 comprises at least one electronic power module making it possible to control a phase of the winding 28. This power module forms a voltage rectifier bridge to transform the alternating voltage generated by the machine 10 into a direct voltage for supply the battery and the vehicle's on-board network in alternator mode.
[0063] Lorsque le bobinage électrique est alimenté électriquement à partir des balais, le rotor est magnétisé et devient un rotor inducteur avec formation de pôles magnétiques NordSud au niveau des griffes. Ce rotor inducteur crée un courant induit alternatif dans le stator induit lorsque l’arbre est en rotation. Le pont redresseur transforme alors ce courant induit alternatif en un courant continu, notamment pour alimenter les charges et les consommateurs du réseau de bord du véhicule automobile ainsi que pour recharger sa batterie.When the electrical winding is electrically powered from the brushes, the rotor is magnetized and becomes an inductor rotor with the formation of NordSud magnetic poles at the claws. This inductor rotor creates an alternating induced current in the induced stator when the shaft is rotating. The rectifier bridge then transforms this alternating induced current into a direct current, in particular for supplying the loads and the consumers of the on-board network of the motor vehicle as well as for recharging its battery.
[0064] La [fig.2], la [Ligure 3], la [Ligure 4a] et la [Ligure 4b] illustrent un premier mode de réalisation dans lequel le stator 15 comporte un premier moyen de blocage en rotation 37 et le carter 11 comporte un deuxième moyen de blocage en rotation 38, lesdits moyens 37, 38 étant destinés à coopérer l’un avec l’autre pour empêcher toute rotation du corps de stator 27 par rapport au carter 11. Les moyens de blocage en rotation sont des éléments additionnels rajoutés à la structure du corps de stator et du flasque, il ne s’agit pas simplement d’une force de serrage.[Fig.2], [Ligure 3], [Ligure 4a] and [Ligure 4b] illustrate a first embodiment in which the stator 15 comprises a first means for locking in rotation 37 and the casing 11 comprises a second means for locking in rotation 38, said means 37, 38 being intended to cooperate with each other to prevent any rotation of the stator body 27 relative to the housing 11. The means for locking in rotation are additional elements added to the structure of the stator body and the flange, it is not simply a clamping force.
[0065] Dans ce premier mode de réalisation, le premier moyen de blocage en rotation 37 est une excroissance et le deuxième moyen de blocage en rotation 38 est une gorge. Dans une variante de réalisation de ce premier mode non illustré, le premier moyen de blocage en rotation peut être une gorge et le deuxième moyen de blocage en rotation peut être une excroissance. La suite de la description du premier mode de réalisation est faite en référence à la première variante qui est illustrée sur les dessins. Cependant, tout ce qui est dit en référence à cette première variante de réalisation est applicable à la deuxième variante de réalisation.In this first embodiment, the first rotation blocking means 37 is a projection and the second rotation blocking means 38 is a groove. In an alternative embodiment of this first embodiment, not shown, the first means of locking in rotation may be a groove and the second means of locking in rotation may be a projection. The following description of the first embodiment is made with reference to the first variant which is illustrated in the drawings. However, everything that is said with reference to this first alternative embodiment is applicable to the second alternative embodiment.
[0066] La [fig.3] représente le corps de stator 27 sur lequel est formé l’excroissance, faisant office de premier moyen de blocage en rotation 37. Le corps de stator comporte une culasse 39 présentant une périphérie interne à partir de laquelle s’étendent des dents 40.[Fig.3] shows the stator body 27 on which the protuberance is formed, acting as the first means of locking in rotation 37. The stator body comprises a yoke 39 having an internal periphery from which extend from teeth 40.
[0067] L’excroissance forme une saillie radiale s’étendant à partir de la culasse 39 et en particulier à partir d’une périphérie externe de ladite culasse. Dans cette première variante, une portion du stator formée par la culasse et l’excroissance présente une section, dans une direction radiale, supérieure de la section, dans une direction radiale, d’une autre portion du stator formée uniquement par la culasse. Autrement dit, l’extrémité radiale externe de l’excroissance définit un diamètre supérieur au diamètre externe de la culasse. Si l’on considère la deuxième variante de réalisation du premier mode, la portion du stator formée par la culasse et la gorge présente une section, dans une direction radiale, inférieure de la section, dans une direction radiale, d’une autre portion du stator formée uniquement par la culasseThe protuberance forms a radial projection extending from the cylinder head 39 and in particular from an external periphery of said cylinder head. In this first variant, a portion of the stator formed by the yoke and the projection has a section, in a radial direction, upper of the section, in a radial direction, of another portion of the stator formed only by the yoke. In other words, the external radial end of the protrusion defines a diameter greater than the external diameter of the cylinder head. If we consider the second variant of the first embodiment, the portion of the stator formed by the yoke and the groove has a section, in a radial direction, lower than the section, in a radial direction, of another portion of the stator formed only by the cylinder head
[0068] Dans l’exemple décrit ici, l’excroissance est issue de matière avec la culasse 39.In the example described here, the protuberance comes from the material with the cylinder head 39.
[0069] Comme visible sur l’exemple de la [fig.3], le stator 15 comporte une unique excroissance s’étendant sur toute la hauteur, dans une direction axiale, de la culasse 39.As shown in the example of [fig.3], the stator 15 has a single protrusion extending over the entire height, in an axial direction, of the cylinder head 39.
[0070] L’excroissance est positionnée de manière aligné radialement avec une dent 40 du corps de stator 27.The protuberance is positioned radially aligned with a tooth 40 of the stator body 27.
[0071] L’excroissance présente, ici, une forme de trapèze ce qui facilite l’insertion de l’excroissance dans la gorge associée. Cependant, tout type de forme peut être utilisé tant que cette forme est adaptée pour coopérer avec la forme de la gorge associée.The protuberance has, here, a trapezoid shape which facilitates the insertion of the protuberance into the associated throat. However, any type of shape can be used as long as this shape is adapted to cooperate with the shape of the associated groove.
[0072] La [fig.4a] et la [Figure 4b] illustrent respectivement les flasque 16, 17 formant le carter 11 portant le stator 15. Chaque flasque comporte une paroi transversale 41 à partir de laquelle s’étend axialement une jupe 42, la jupe s’étendant notamment à partir de l’extrémité de la paroi transversale. La gorge, faisant office de deuxième moyen de blocage en rotation 38, est positionné sur la jupe 42 et s’étend à partir de la périphérie interne de ladite jupe.[Fig.4a] and [Figure 4b] respectively illustrate the flange 16, 17 forming the casing 11 carrying the stator 15. Each flange has a transverse wall 41 from which extends a skirt 42 axially, the skirt extending in particular from the end of the transverse wall. The groove, acting as a second rotation locking means 38, is positioned on the skirt 42 and extends from the internal periphery of said skirt.
[0073] Dans la première variante de réalisation du premier mode, la gorge est, ici, creusée dans la jupe dans une direction radiale. Ainsi, une portion du flasque formée par la jupe dans laquelle est creusé la gorge présente une section, dans une direction radiale, inférieure à la section, dans une direction radiale, d’une autre portion du flasque formée uniquement par la jupe. Autrement dit, la portion de la jupe à partir de laquelle est creusée la gorge forme un diamètre supérieur au diamètre interne de la jupe.In the first embodiment of the first embodiment, the groove is, here, hollowed out in the skirt in a radial direction. Thus, a portion of the flange formed by the skirt in which the groove is hollowed out has a section, in a radial direction, less than the section, in a radial direction, of another portion of the flange formed only by the skirt. In other words, the portion of the skirt from which the groove is hollowed out forms a diameter greater than the internal diameter of the skirt.
[0074] Comme visible sur les dessins, la gorge s’étend sur une portion seulement de la hauteur, dans une direction axiale, de la jupe 42. Chaque gorge s’étend à partir de l’extrémité axiale de la jupe correspondante opposée à la paroi transversale 4L En effet, le corps de stator 27 est en contact seulement avec une portion de la jupe 42, il n’est donc pas nécessaire que la gorge s’étende sur toute la hauteur de ladite jupe. En outre, cela permet de positionner dans la jupe des ouvertures latérales permettant le passage d’un flux d’air de refroidissement dans la machine.As can be seen in the drawings, the groove extends over only a portion of the height, in an axial direction, of the skirt 42. Each groove extends from the axial end of the corresponding skirt opposite to the transverse wall 4L Indeed, the stator body 27 is in contact only with a portion of the skirt 42, it is therefore not necessary for the groove to extend over the entire height of said skirt. In addition, this allows lateral openings to be positioned in the skirt allowing the passage of a flow of cooling air through the machine.
[0075] La gorge présente, ici, une forme de trapèze ce qui facilite l’insertion dans ladite gorge de l’excroissance associée. Cependant, tout type de forme peut être utilisé tant que cette forme est adaptée pour coopérer avec la forme de l’excroissance associée.The groove has, here, a trapezoid shape which facilitates the insertion into said groove of the associated protuberance. However, any type of shape can be used as long as this shape is adapted to cooperate with the shape of the associated growth.
[0076] Dans cet exemple, le carter comporte donc deux gorges, la première gorge s’étendant dans le flasque avant 16 et la seconde gorge s’étendant dans le flasque arrière 17. Les deux gorges sont, ici, alignées dans une direction axiale, l’excroissance du stator s’insérant dans les deux gorges.In this example, the casing therefore has two grooves, the first groove extending in the front flange 16 and the second groove extending in the rear flange 17. The two grooves are, here, aligned in an axial direction , the protuberance of the stator fitting into the two grooves.
[0077] Le deuxième mode de réalisation de la présente invention est représenté sur la [fig.5], la [Ligure 6], la [Ligure 7] et la [Ligure 8]. Dans ce mode de réalisation, le premier moyen de blocage en rotation 37 formé sur le stator est une gorge.The second embodiment of the present invention is shown in [fig.5], [Ligure 6], [Ligure 7] and [Ligure 8]. In this embodiment, the first rotation blocking means 37 formed on the stator is a groove.
[0078] Un stator 15 comprenant un premier exemple de gorge est illustré sur la [fig.6]. Les caractéristiques de la gorge décrite en référence à la deuxième variante du premier mode de réalisation s’appliquent à ce deuxième mode de réalisation.A stator 15 comprising a first example of a groove is illustrated in [fig.6]. The characteristics of the groove described with reference to the second variant of the first embodiment apply to this second embodiment.
[0079] Les flasques 16, 17 du carter 11 sont assemblés ensemble par l’intermédiaire d’un moyen de fixation 43. Dans un exemple d’architecture de machine tel que celui présenté sur la [fig.l], les flasques sont espacés l’un avec l’autre et sont chacun en contact avec le corps de stator 27 pour assurer l’assemblage. Autrement dit, les flasques 16, 17 ne sont pas en contact l’un avec l’autre.The flanges 16, 17 of the casing 11 are assembled together by means of a fixing means 43. In an example of machine architecture such as that presented in [fig.l], the flanges are spaced with each other and are each in contact with the stator body 27 to ensure assembly. In other words, the flanges 16, 17 are not in contact with each other.
[0080] Par exemple, le moyen de fixation 43 est un tirant ou une vis. Chaque flasque comporte une ouverture, notamment réalisée dans la jupe 42 correspondante, pour permettre le passage dudit moyen 43.For example, the fixing means 43 is a tie rod or a screw. Each flange has an opening, in particular made in the corresponding skirt 42, to allow the passage of said means 43.
[0081] Dans le deuxième mode de réalisation, le moyen de fixation 43 forme le deuxième moyen de blocage en rotation 38. Ainsi, le tirant est inséré au moins partiellement dans une gorge associée du stator 15. Comme visible sur la [fig.5], le carter 11 comporte quatre tirants insérés au moins partiellement dans quatre gorges respectives du stator. Cela permet de diminuer le diamètre externe de la machine en réduisant l’encombrement des moyens de fixation 43 qui sont intégré partiellement dans le stator.In the second embodiment, the fixing means 43 form the second rotation locking means 38. Thus, the tie rod is inserted at least partially in an associated groove of the stator 15. As visible in [fig.5 ], the casing 11 has four tie rods inserted at least partially into four respective grooves of the stator. This makes it possible to reduce the external diameter of the machine by reducing the size of the fixing means 43 which are partially integrated in the stator.
[0082] Dans l’exemple de la [fig.6], la gorge présente une forme arrondie dont le rayon correspond sensiblement au rayon du moyen de fixation 43. La [Ligure 7] et la [Ligure 8] illustrent différents exemples de forme de la gorge telle qu’un trapèze ou un triangle. On comprendra que la gorge peut présenter différente forme tant que cette forme est adaptée pour permettre l’insertion et le maintien dans une direction circonférentielle du moyen de fixation 43.In the example of [fig.6], the groove has a rounded shape, the radius of which corresponds substantially to the radius of the fixing means 43. The [Ligure 7] and the [Ligure 8] illustrate different examples of shape throat such as a trapezoid or a triangle. It will be understood that the groove may have different shape as long as this shape is adapted to allow insertion and maintenance in a circumferential direction of the fixing means 43.
[0083] Quel que soit le mode de réalisation, la gorge présente par exemple une profondeur, dans une direction radiale, comprise entre 1 mm et 2,5 mm et l’excroissance ou le moyen de fixation présente, par exemple, une épaisseur, dans une direction radiale, d’au moins 1 mm.Whatever the embodiment, the groove has for example a depth, in a radial direction, of between 1 mm and 2.5 mm and the protuberance or the fixing means has, for example, a thickness, in a radial direction, at least 1 mm.
[0084] La présente invention trouve des applications en particulier dans le domaine des alternateurs, machine réversible ou moteur électrique mais elle pourrait également s’appliquer à tout type de machine tournante.The present invention finds applications in particular in the field of alternators, reversible machine or electric motor but it could also be applied to any type of rotating machine.
[0085] Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de la présente invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. Par exemple, on ne sortira pas du cadre de l’invention en proposant une machine électrique tournante comprenant un rotor à aimant permanent.Of course, the foregoing description has been given by way of example only and does not limit the field of the present invention which would not be departed from by replacing the various elements with any other equivalent. For example, it is not going beyond the scope of the invention to provide a rotary electrical machine comprising a permanent magnet rotor.
[0086] Par exemple, on comprendra qu’une même machine électrique tournante peut présenter plusieurs systèmes premier-deuxième moyens de blocage en rotation, ces systèmes pouvant être identiques ou différentes les uns des autres par leur forme ou leur dimension. Il est également possible d’envisager qu’une même machine électrique tournante puisse combiner plusieurs types de système premier-deuxième moyens de blocage en rotation décrit précédemment.For example, it will be understood that the same rotary electrical machine can have several first-second systems for locking in rotation, these systems being able to be identical or different from each other by their shape or their size. It is also possible to envisage that the same rotary electrical machine could combine several types of first-second system of rotation locking means described above.
[0087] L’exemple de réalisation du premier mode de réalisation présenté ici décrit un système de blocage en rotation sous la forme d’une excroissance associée à une gorge mais on ne sortira pas du cadre de l’invention en proposant des géométries différentes telles qu’un pion associé à un trou.The embodiment of the first embodiment presented here describes a rotation blocking system in the form of a projection associated with a groove, but it will not depart from the scope of the invention by proposing different geometries such as than a pawn associated with a hole.
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