WO2024094545A1 - Procédé d'assemblage des dents d'un stator à un carter - Google Patents

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WO2024094545A1
WO2024094545A1 PCT/EP2023/080010 EP2023080010W WO2024094545A1 WO 2024094545 A1 WO2024094545 A1 WO 2024094545A1 EP 2023080010 W EP2023080010 W EP 2023080010W WO 2024094545 A1 WO2024094545 A1 WO 2024094545A1
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assembly face
ribs
electrical machine
casing
face
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/080010
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Inventor
Damien Birolleau
Olivier Faye
Ferdinand FRABOLOT
Valentin FRADET
Benoit Meunier
Original Assignee
Renault S.A.S.
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Publication date
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
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    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/182—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to stators axially facing the rotor, i.e. with axial or conical air gap
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    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
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    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos

Definitions

  • the invention relates to an architecture of stator teeth or a casing in a rotating electrical machine with axial flux, in particular of the permanent magnet type, with a view to their assembly.
  • rotating electrical machines comprise a stator, secured to a casing, and a rotor, secured to a shaft.
  • the rotor may be integral with a driving and/or driven shaft and may belong to a rotating electric machine in the form of an alternator or an electric motor.
  • the casing is configured to rotate the rotor shaft, for example via bearings.
  • the rotor is provided with poles formed for example by permanent magnets while the stator comprises phase windings, typically constituted by coils closed on themselves which are wound around teeth.
  • stator and rotor are arranged so that the electromagnetic flux circulates parallel to the rotor shaft.
  • Most axial flux electrical machines include several stators and/or rotors each having a disc shape, these elements being separated, in the axial direction of the rotor shaft, by gaps called air gaps.
  • two stators are arranged on either side of a rotor in the axial direction of the rotor shaft.
  • Each stator can then only consist of the teeth and their windings, which are fixed to the casing.
  • the invention relates more particularly to this type of configuration.
  • the assembly of the stator teeth on the casing greatly influences the efficiency of the electric machine.
  • this assembly makes it possible to control the air gap between the stator and the rotor.
  • the air gap responds in particular to very precise distance constraints so that the magnetic field formed by the stator can drive the rotor in motor mode.
  • the assembly must withstand the stresses suffered by the electrical machine (vibrations, temperature, etc.).
  • this assembly also influences the cooling of the member which is done, in certain configurations, by cooling circuits arranged on the external faces of the casings.
  • a second solution consists of gluing the teeth of the stator to the casing. But using glue between two flat surfaces can cause several problematic. Indeed, if the quantity of glue is not uniform then the tooth will be poorly positioned on the casing, the air gap would then not be controlled. In addition, air bubbles may be created during assembly which would result in a reduction in the bonding surface and therefore in the strength of the tooth as well as a reduction in the efficiency of the cooling circuit since the heat exchange would be less optimal.
  • the present invention proposes an electric machine element which has a flat assembly face intended to be assembled by gluing to a flat assembly face of another element of an electric machine.
  • Said element comprises at least two ribs arranged projecting from its flat assembly face and having over their entire length the same height measured perpendicular to said flat assembly face.
  • the use of the technique of gluing two elements of an electrical machine has the advantage of fixing them without adding parts.
  • the presence of ribs ensures a sufficient glue reserve while minimizing air bubbles to ensure total and optimal bonding of the two elements.
  • the ribs being all the same height, they make it possible to maintain an identical spacing between the two assembled elements after gluing.
  • the glue reserve is determined by the height of the ribs which, preferably, can be from 0.2 millimeters to 0.8 millimeters.
  • the proposed solution is also easy to implement industrially, particularly when the ribs are made by punching.
  • the assembly face can be defined by a plurality of edges and the at least two ribs can extend from one edge to another edge of the assembly face.
  • An advantage is being able to control the quantity of glue in reserve over a larger surface area since the at least two ribs extend from one edge to another of the assembly face.
  • a rib can be arranged along one edge of the assembly face and the at least one other rib can be arranged along an opposite edge of the assembly face. assembly.
  • An advantage is also to control a larger surface area for the quantity of glue which is framed by the at least two ribs and to facilitate the production of the element, particularly when it is a stator tooth. .
  • the at least two ribs can be parallel to each other.
  • the at least two ribs can have a cross section of identical shape over their entire length. length.
  • the ribs can have a cross section of identical shape but of variable dimensions along their length. This can make it possible to maintain, for example, facing edges of the ribs parallel to each other.
  • the ribs may have a cross section of identical shape and dimensions over their entire length.
  • each rib can have at least one of the following characteristics:
  • a cross section in the shape of a quadrilateral of which at least two angles, or even all the angles, are rounded allows the glue present between the top of the rib and the assembly face of the other element to be evacuated onto the sides of each rib when the two elements are put under pressure to achieve bonding and thus ensure direct contact without a layer of glue between the top of the rib and the assembly face of the other electrical machine element .
  • This evacuation can be favored by a cross section of trapezoidal shape, the large base of which is integral with the assembly face and of which at least the angles between the small base and the lateral sides are rounded.
  • the electric machine element can be chosen from a stator tooth and a casing.
  • Another object of the invention is a member of a rotating electrical machine, in particular an axial flux electrical machine, comprising a plurality of first elements each defining a stator tooth and a second element defining a casing.
  • Each first element having a flat assembly face assembled by a layer of glue to a flat assembly face of the second element, and each of the first elements or the second element is an element as described previously.
  • At least two ribs then extend between the assembly face of each first element and the assembly face of the second element, and the glue layer extends from an assembly face of each first element to the face assembly of the second element, each rib of the assembly face of an element being in direct contact with the face assembly of the facing element.
  • each first element defining a stator tooth can be formed from a stack of sheets following a stacking direction, each sheet extending perpendicular to the assembly face of the casing.
  • the at least two ribs can then advantageously extend parallel to a direction of stacking of the sheets.
  • the invention also relates to a rotating electrical machine, in particular with axial flux, comprising a rotor comprising a rotor disk and a shaft, and two members as described above, in which the rotor disk is integral in rotation with the The shaft and the two members are mounted on either side of the rotor disk, the assembly face of the casing of each member being directed towards the rotor disc and the casing of each member being mounted on the shaft via bearings, the two housings being assembled to one another.
  • the invention may in particular relate to a motor vehicle equipped with the rotating electric machine described above.
  • FIG. 1 is a sectional view of a rotating axial flux electrical machine.
  • FIG. 2 is a perspective view of a stator tooth according to an implementation of the invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of a stator tooth according to another implementation of the invention.
  • FIG. 4 is a sectional view of a member of a rotating electrical machine according to one mode of implementation of the invention.
  • FIG. 5 is a sectional view of a rib of a member of a rotating electric machine according to one mode of implementation of the invention.
  • FIG. 6 is a sectional view of a rib of a member of a rotating electric machine according to another mode of implementation of the invention.
  • the invention relates to an electrical machine 1 rotating with axial flux in a motor vehicle.
  • the rotating electrical machine 1 with axial flux comprises a rotor comprising a rotor disk 2 integral in rotation with an output shaft 3.
  • the axis of rotation of this shaft 3 extends perpendicular to the rotor disk 2 and passes through the center of the latter.
  • the electric machine 1 also comprises a member 4 comprising a plurality of first elements each defining a stator tooth 5 assembled to a second element defining a casing 6. This member 4 is separated from the disc of rotor 2 by a predetermined fixed distance called air gap 7.
  • the two bodies 4 are similar and have the same elements.
  • the elements of only one of the organs have been designated by references and in the remainder of the description, only one of the organs 4 is described in detail, the structure of the other organ 4 being identical or similar.
  • the metal casing 6 of the member 4 has an internal face 8 and an external face 9 opposite the internal face 8. These faces 8, 9 are the faces of a wall 14 of the casing.
  • the casing can be made of any metal or alloy usually used to manufacture casings, such as aluminum.
  • the housing 6 is also mounted on the shaft 3 via bearings 10.
  • the casing 6 has the shape of a half-shell thus covering the stator 5 and, in part, the rotor disk 2. It thus has a substantially flat wall 14 defining the internal 8 and external 9 faces and which is extends parallel to the rotor disk 2, this wall 14 being provided with an external side wall 15 forming a face dedicated to coupling with the other casing and with an internal side wall 16 comprising a bearing housing.
  • the two cards of the organs 4, located on either side of the rotor disk 2 are thus assembled to one another by their external side walls 15.
  • the internal face 8, also called the flat assembly face 8, is thus defined (delimited) by a plurality of edges. This flat assembly face 8 of each casing is thus facing one face of the rotor disk 2.
  • the bearings 10 are received in the bearing housings of the internal side walls 16 of the members 4 and the corresponding housings of the shaft 3.
  • the teeth 5 of the stator are here arranged so as to form a disc, or more precisely a ring, the center of which defines a cylindrical passage for the shaft 3. They are therefore placed radially with respect to this cylindrical passage, equidistant from the latter.
  • the teeth 5 are typically manufactured from a stack of metal sheets 12, each sheet extending perpendicular to the internal face 8 of the casing 6 after assembly.
  • the metal sheets 12 can be formed from any metal or alloy usually used for stators, such as for example an alloy composed of iron and silicon.
  • the teeth 5 of the stator are surrounded by metal wires 13 thus forming the coil.
  • the metal wires 13 can be manufactured with metals or alloys suitable for forming a coil, such as copper for example.
  • the teeth 5 of the stator also comprise a flat assembly face 11 defined (delimited) by a plurality of edges and intended to be secured by bonding to the internal face 8 of the casing 6, which is also a flat face of assembly 8.
  • the flat assembly face 11 has the shape of a quadrilateral, here a trapezoid and is thus delimited by four edges l ia, 11b, 11c, 1 Id.
  • the invention is not however not limited to a flat face shape assembly. The latter depends in particular on the type of tooth used.
  • the teeth 5 of a member 4 are assembled to the associated casing 6 by glue.
  • the glue used is typically an epoxy or two-component glue.
  • At least two ribs 17 are arranged projecting from one of the flat assembly faces 8, 11. These ribs 17 thus make it possible to separate the flat assembly faces, forming a space free which can be filled with glue.
  • the number of ribs is two but a higher number can be considered depending on the architecture of the element to be glued.
  • These ribs 17 extend from the assembly face of the element of which they are integral with the assembly face of the other element. Thus, when elements 5 and 6 of member 4 are assembled, the tops of the ribs are in contact with an assembly face.
  • the ribs 17 have the same height over their entire length measured perpendicular to the assembly face to which they are integral. They are thus arranged in such a way as to create one or more free spaces each forming a reserve 18 of glue of the same height as them. These reserves are formed between the ribs and/or between the ribs and the edges of the assembly face.
  • the height of the ribs 17 can thus be chosen according to the quantity of glue to be applied for optimum assembly, it is typically chosen between 0.2 mm and 0.8 mm and preferably between 0.4 and 0.6 mm (terminals included), for example 0.5 mm.
  • the glue reserves 18 make it possible to ensure total bonding of the tooth to the casing as well as to reduce the risk of creating air bubbles because the space formed between the two assembly faces makes it possible to eliminate the bubbles. air when applying the glue.
  • the quantity of air bubbles likely to form is reduced, the heat exchange between the stator teeth 5 and the casing 6 is optimized.
  • the ribs 17 can be arranged either on each assembly face 11 of the plurality of first elements each defining a tooth 5, or on the assembly face 8 of the casing 6.
  • the ribs 17 are arranged on each teeth 5 of the stator as shown in Figures 2 to 4.
  • the ribs 17 are typically made of the same material as that used to form the assembly face of the teeth or the assembly face of the casing. Thus, they can for example be made of metal sheet. When made on a tooth, ribs can be made by punching.
  • Figure 2 represents a stator tooth 5 whose assembly face 11 has two projecting ribs 17, the tooth 5 being intended to be assembled to the assembly face 8 of the casing 6, as shown in Figure 4
  • the ribs are parallel and extend from one edge 11c of the assembly face 11 to the opposite edge l ia, at a distance from the other edges, which makes it possible to.
  • These ribs 17 are identical and here have a section of identical shape and dimensions over their entire length.
  • the configuration of the ribs is not limited to this example.
  • the ribs 17 can extend from one edge of one of the assembly faces 8, 11 to another edge of one of these assembly faces 8, 11.
  • the ribs 17 do not necessarily extend between two opposite edges and can therefore connect two other edges, in particular contiguous edges.
  • the two ribs 17 are arranged along two opposite edges 11b, l ld of the assembly face.
  • the arrangement of the ribs 17 is not limited to this example. Only one of the ribs can be placed along an edge for example.
  • the ribs 17 have a cross section of identical shape over their entire length but whose dimensions gradually increase from one edge 1 le of the assembly face to the other edge l ia.
  • the ribs 17 are here identical but arranged symmetrically on either side of the tooth.
  • a single glue reserve 18 is thus formed between the ribs, this glue reserve being here of rectangular shape.
  • the invention is of course not limited to a specific shape of the glue reserve, the important thing being that the height of the glue reserve is constant.
  • the ribs 17 extend preferably parallel to the direction of stacking of the sheets as shown in Figures 2 and 3.
  • the cross section of the ribs 17 can be of rectangular shape, one side 19 of which is integral with the assembly face 11.
  • the ribs 17 also have rounded angles between the side opposite 20 to the side 19 and the lateral sides 21.
  • the cross section of the ribs 17 is not limited to this shape. More generally, the cross section can be in the shape of a quadrilateral, a first side 19 of which is integral with the assembly face 11 and the angles between a second side 20 opposite the first side 19 and the lateral sides 21 are rounded.
  • the cross section of the ribs 17 can be of trapezoidal shape of which a first side 19, forming the large base, is integral with the assembly face 11.
  • the ribs 17 also have rounded angles between a second side 20, forming the small base, opposite the large base 19 and the lateral sides 21.
  • the teeth can be assembled to the casing by depositing the glue on the assembly face which does not have the ribs. Then by joining the two assembly faces 8 and 11 together. During this step, we can press for a long time on the element with the ribs until the glue is distributed in the reserves 18 and it takes effect. By pressing on the element having the ribs the glue present at the level of the second side 20 of the rib, the glue will be expelled from this part towards the lateral edges of the ribs. In particular, rounded corners help promote the expulsion of the glue, which will flow more efficiently and more quickly than if the angles are straight, which also promotes the evacuation of any air bubbles that may be present.
  • the ribs are integral with the assembly face of the stator teeth.
  • these ribs could be made projecting from the assembly face 8 of the casing, for example by a foundry process or by machining.
  • the ribs are arranged on the assembly face 8 of the casing, it is not necessary that they extend over the entire length of the casing. They can nevertheless advantageously extend from one edge to another of the assembly face 11 of the facing tooth 5.
  • the invention has been described with reference to a rotating electric machine with axial flux having a rotor and two stators. It can nevertheless be applied to the assembly of stator teeth to a casing or to another tooth support element of a rotating electrical machine with axial flux of different structure or even of a rotating electrical machine with radial flux.

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Abstract

Elément (5) de machine électrique qui présente une face plane d'assemblage (11) destinée à être assemblée par collage à une face plane d'assemblage d'un autre élément d'une machine électrique, ledit élément (5) étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux nervures (17) disposées en saillie de sa face plane d'assemblage (11) et présentant sur toute leur longueur une même hauteur mesurée perpendiculairement à ladite face plane d'assemblage (11)

Description

Description
Titre de l’invention : Procédé d’assemblage des dents d’un stator à un carter
[0001] L’invention concerne une architecture de dents de stator ou d’un carter dans une machine électrique tournante à flux axial, notamment du type à aimants permanents, en vue de leur assemblage.
[0002] De façon connue en soi, les machines électriques tournantes comportent un stator, solidaire d’un carter, et un rotor, solidaire d'un arbre. Le rotor pourra être solidaire d'un arbre menant et/ou mené et pourra appartenir à une machine électrique tournante sous la forme d'un alternateur ou d'un moteur électrique. Le carter est configuré pour porter à rotation l'arbre du rotor, par exemple par l'intermédiaire de roulements.
[0003] Le rotor est pourvu de pôles formés par exemple par des aimants permanents alors que le stator comporte des bobinages des phases, constitués typiquement par des bobines fermées sur elles-mêmes qui sont enroulées autour de dents.
[0004] Dans les machines électriques à flux axial, stator et rotor sont agencés de manière à ce que le flux électromagnétique circule parallèlement à l’arbre du rotor. La plupart des machines électriques à flux axial comprennent plusieurs stators et/ou rotors présentant chacun une forme de disque, ces éléments étant séparés, suivant la direction axiale de l’arbre du rotor, par des interstices appelés des entrefers.
[0005] Dans certaines configurations, deux stators sont disposés de part et d’autre d’un rotor suivant la direction axiale de l’arbre du rotor. Chaque stator peut alors être uniquement composé des dents et de leurs bobinages, lesquelles sont fixées au carter. L’invention se rapporte plus particulièrement à ce type de configurations.
[0006] L’ assemblage des dents du stator sur le carter influence grandement le rendement de la machine électrique. En effet, cet assemblage permet de maîtriser l’entrefer entre le stator et le rotor. L’entrefer répond notamment à des contraintes de distance très précises pour que le champ magnétique formé par le stator puisse entraîner le rotor en mode moteur. En outre, l’assemblage doit résister aux sollicitations subies par la machine électrique (vibrations, température. . .).
[0007] De plus, cet assemblage influence également le refroidissement de l’organe qui se fait, dans certaines configurations, par des circuits de refroidissement agencés sur les faces externes des carters.
[0008] Il existe plusieurs solutions d’assemblage des dents du stator au carter, une première solution étant un assemblage par vissage. Cependant, cette solution apporte de l’ajout de matière et elle peut nécessiter de modifier la forme du circuit de refroidissement pour être implémentée.
[0009] Une deuxième solution consiste à coller les dents du stator sur le carter. Mais l’utilisation de la colle entre deux surfaces planes peut engendrer plusieurs problématiques. En effet, si la quantité de colle n’est pas uniforme alors la dent sera mal positionnée sur le carter, l’entrefer ne serait alors pas maîtrisé. De plus, des bulles d’air peuvent être créées lors de l’assemblage ce qui entraînerait une diminution de la surface de collage et donc de la tenue de la dent ainsi qu’une diminution de l’efficacité du circuit de refroidissement puisque l’échange thermique serait moins optimal.
[0010] Il existe donc un besoin pour une architecture de dent ou de carter permettant de l’assembler par collage au carter tout en gardant un entrefer constant et évitant la création de bulles d’air.
[0011] A cet effet, la présente invention propose un élément de machine électrique qui présente une face plane d’assemblage destinée à être assemblée par collage à une face plane d’assemblage d’un autre élément d’une machine électrique. Ledit élément comprend au moins deux nervures disposées en saillie de sa face plane d’assemblage et présentant sur toute leur longueur une même hauteur mesurée perpendiculairement à ladite face plane d’assemblage.
[0012] L’utilisation de la technique de collage de deux éléments de machine électrique présente l’avantage de les fixer sans ajouter de pièces. De plus, la présence de nervures permet d’assurer une réserve de colle suffisante tout en minimisant les bulles d’air pour assurer un collage total et optimal des deux éléments. En outre, les nervures étant toutes de même hauteur, elles permettent de maintenir un espacement identique entre les deux éléments assemblés après collage. La réserve de colle est déterminée par la hauteur des nervures qui, préférentiellement, peut être de 0,2 millimètres à 0,8 millimètres.
[0013] La solution proposée est également facile à mettre en œuvre industriellement, notamment lorsque que les nervures sont réalisées par poinçonnage.
[0014] Avantageusement et de manière non limitative, la face d’assemblage peut être définie par une pluralité de bords et les au moins deux nervures peuvent s’étendre d’un bord à un autre bord de la face d’assemblage.
[0015] Un avantage est de pouvoir maîtriser la quantité de colle en réserve sur une plus grande surface puisque les au moins deux nervures s’étendent d’un bord à un autre de la face d’assemblage.
[0016] Avantageusement et de manière non limitative, une nervure peut être disposée le long d’un bord de la face d’assemblage et l’au moins une autre nervure peut être disposée le long d’un bord opposé de la face d’assemblage.
[0017] Un avantage est également de maîtriser une plus grande surface pour la quantité de colle qui est encadrée par les au moins deux nervures et de faciliter la réalisation de l’élément, notamment lorsqu’il s’agit d’une dent de stator.
[0018] Avantageusement et de manière non limitative, les au moins deux nervures peuvent être parallèles entre elles.
[0019] Avantageusement et de manière non limitative, les au moins deux nervures peuvent présenter une section transversale de forme identique sur toute leur longueur.
[0020] Ceci peut permettre un étalement identique de la colle le long des bords des nervures. On notera que les nervures peuvent présenter une section transversale de forme identique mais de dimensions variables sur leur longueur. Ceci peut permettre de maintenir par exemple des bords en regards des nervures parallèles entre eux. Alternativement, les nervures peuvent présenter une section transversale de forme et dimensions identiques sur toute leur longueur.
[0021] De manière générale, il pourra être plus simple de réaliser des nervures identiques.
[0022] Avantageusement et de manière non limitative, chaque nervure peut présenter au moins une des caractéristiques suivantes :
- une section transversale en forme de quadrilatère, optionnellement en forme de trapèze, dont un premier côté est solidaire de la face d’assemblage et dont au moins les angles entre un deuxième côté opposé au premier côté et des côtés latéraux les reliant sont arrondis,
- une section transversale symétrique par rapport à un plan longitudinal médian perpendiculaire à la face d’assemblage.
[0023] Une section transversale en forme de quadrilatère dont au moins deux angles, voire tous les angles, sont arrondis permet à la colle présente entre le sommet de la nervure et la face d’assemblage de l’autre élément d’être évacuée sur les côtés de chaque nervure lors de la mise en pression des deux éléments pour réaliser le collage et d’assurer ainsi un contact direct sans couche de colle entre le sommet de la nervure et la face d’assemblage de l’autre élément de machine électrique.
[0024] Cette évacuation peut être favorisée par une section transversale de forme trapézoïdale, dont la grande base est solidaire de la face d’assemblage et dont au moins les angles entre la petite base et les côtés latéraux sont arrondis.
[0025] La symétrie de la section transversale, quant à elle, assure un étalement identique de la colle de chaque côté d’une nervure.
[0026] Avantageusement et de manière non limitative, l’élément de machine électrique peut-être choisi parmi une dent de stator et un carter.
[0027] Un autre objet de l’invention est un organe d’une machine électrique tournante, notamment de machine électrique à flux axial, comprenant une pluralité de premiers éléments définissant chacun une dent de stator et un second élément définissant un carter. Chaque premier élément présentant une face plane d’assemblage assemblée par une couche de colle à une face plane d’assemblage du second élément, et chacun des premiers éléments ou le second élément est un élément tel que décrit précédemment. Au moins deux nervures s’étendent alors entre la face d’assemblage de chaque premier élément et la face d’assemblage du second élément, et la couche de colle s’étend d’une face d’assemblage de chaque premier élément à la face d’assemblage du deuxième élément, chaque nervure de la face d’assemblage d’un élément étant en contact direct avec la face d’assemblage de l’élément en regard.
[0028] Par contact direct, on entend qu’il n’y a pas de colle entre la nervure et la face d’assemblage de l’élément en regard au niveau de leur zone de contact.
[0029] Avantageusement et de manière non limitative, chaque premier élément définissant une dent de stator peut être formé d’un empilement de tôles suivant une direction d’empilement, chaque tôle s’étendant perpendiculairement à la face d’assemblage du carter. Les au moins deux nervures peuvent alors avantageusement s’étendre parallèlement à une direction d’empilement des tôles.
[0030] L’invention concerne aussi une machine électrique tournante, notamment à flux axial, comprenant un rotor comportant un disque de rotor et un arbre, et deux organes tels que décrit précédemment, dans lequel le disque de rotor est solidaire en rotation de l’arbre et les deux organes sont montés de part et d’autre du disque de rotor, la face d’assemblage du carter de chaque organe étant dirigée vers le disque de rotor et le carter de chaque organe étant monté sur l’arbre via des roulements, les deux carters étant assemblés l’un à l’autre.
[0031] L’invention peut notamment concerner un véhicule automobile équipé de la machine électrique tournante décrite précédemment.
[0032] D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre indicatif mais non limitatifs, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[0033] [Fig. 1] est une vue en coupe d’une machine électrique tournante à flux axial.
[0034] [Fig. 2] est une vue en perspective d’une dent de stator selon une mise en œuvre de l’invention.
[0035] [Fig. 3] est une vue en perspective d’une dent de stator selon une autre mise en œuvre de l’invention.
[0036] [Fig. 4] est une vue en coupe d’un organe d’une machine électrique tournante selon un mode de mise en œuvre de l’invention.
[0037] [Fig. 5] est une vue en coupe d’une nervure d’un organe d’une machine électrique tournante selon un mode de mise en œuvre de l’invention.
[0038] [Fig. 6] est une vue en coupe d’une nervure d’un organe d’une machine électrique tournante selon un autre mode de mise en œuvre de l’invention.
[0039] L’invention concerne une machine électrique 1 tournante à flux axial dans un véhicule automobile.
[0040] En référence à la figure 1, la machine électrique 1 tournante à flux axial comprend un rotor comprenant un disque de rotor 2 solidaire en rotation d’un arbre 3 de sortie. L’axe de rotation de cet arbre 3 s’étend perpendiculairement au disque de rotor 2 et passe au centre de ce dernier. De chaque côté du disque de rotor 2, la machine électrique 1 comprend également un organe 4 comprenant une pluralité de premier éléments définissant chacun une dent 5 de stator assemblé à un second élément définissant un carter 6. Cet organe 4 est séparé du disque de rotor 2 par une distance fixe prédéterminée appelée entrefer 7.
[0041] Les deux organes 4 sont similaires et présentent les mêmes éléments. Par souci de clarté, sur la figure 1, les éléments d’un seul des organes ont été désignés par des références et dans la suite de la description, seul l’un des organes 4 est décrit en détail, la structure de l’autre organe 4 étant identique ou similaire.
[0042] Le carter métallique 6 de l’organe 4 présente une face interne 8 et une face externe 9 opposée à la face interne 8. Ces faces 8, 9 sont les faces d’une paroi 14 du carter. Le carter peut être composé de tout métal ou alliage utilisé pour fabriquer habituellement des carters comme par exemple de l’aluminium. Le carter 6 est également monté sur l’arbre 3 via des roulements 10.
[0043] Le carter 6 présente une forme de demi-coque recouvrant ainsi le stator 5 et, en partie, le disque de rotor 2. Il présente ainsi une paroi 14 sensiblement plane venant définir les faces interne 8 et externe 9 et qui s’étend parallèlement au disque de rotor 2, cette paroi 14 étant munie d’une paroi latérale externe 15 formant une face dédiée à l’accouplement avec l’autre carter et d’une paroi latérale interne 16 comportant un logement de roulement. Les deux cartes des organes 4, situés de part et d’autre du disque de rotor 2 sont ainsi assemblés l’un à l’autre par leurs parois latérales externes 15. La face interne 8, aussi appelée face plane d’assemblage 8, est ainsi définie (délimitée) par une pluralité de bords. Cette face plane d’assemblage 8 de chaque carter est ainsi en regard d’une face du disque de rotor 2. Les roulements 10 sont reçus dans les logements de roulement des parois latérales internes 16 des organes 4 et des logements correspondants de l’arbre 3.
[0044] Les dents 5 du stator sont ici arrangées de sorte à former un disque, ou plus précisément un anneau, dont le centre définit un passage cylindrique pour l’arbre 3. Elles sont donc placées radial ement par rapport à ce passage cylindrique, à équidistance de ce dernier.
[0045] Les dents 5 sont typiquement fabriquées à partir d’un empilage de tôles métalliques 12, chaque tôle s’étendant perpendiculairement à la face interne 8 du carter 6 après assemblage. Les tôles métalliques 12 peuvent être formées de tout métal ou alliage utilisé habituellement pour les stators comme par exemple un alliage composé de fer et de silicium. Les dents 5 du stator sont entourées de fils métalliques 13 formant ainsi la bobine. Les fils métalliques 13 peuvent être fabriqués avec des métaux ou alliages appropriés pour former une bobine comme par exemple le cuivre.
[0046] Les dents 5 du stator comprennent également une face plane d’assemblage 11 définie (délimitée) par une pluralité de bords et destinée à être solidarisée par collage à la face interne 8 du carter 6, qui est également une face plane d’assemblage 8. Dans l’exemple représenté, la face plane d’assemblage 11 présente la forme d’un quadrilatère, ici un trapèze et est ainsi délimitée par quatre bords l ia, 11b, 11c, 1 Id. L’invention n’est toutefois pas limitée à une forme de face plane d’assemblage. Cette dernière dépend notamment du type de dent utilisé.
[0047] Selon l’invention, les dents 5 d’un organe 4 sont assemblées au carter 6 associé par de la colle.
[0048] La colle utilisée est typiquement une colle époxy ou bi-composant.
[0049] Pour optimiser le collage de ces éléments, au moins deux nervures 17 sont disposées en saillie d’une des faces planes d’assemblage 8, 11. Ces nervures 17 permettent ainsi de séparer les faces planes d’assemblage, formant un espace libre qui peut être rempli de colle. Préférentiellement le nombre de nervures est de deux mais un nombre supérieur peut être envisagé suivant l’architecture de l’élément à coller.
[0050] Ces nervures 17 s’étendent de la face d’assemblage de l’élément dont elles sont solidaires à la face d’assemblage de l’autre élément. Ainsi, lorsque les éléments 5 et 6 de l’organe 4 sont assemblés, les sommets des nervures sont en contact avec une face d’assemblage. Les nervures 17 présentent sur toute leur longueur une même hauteur mesurée perpendiculairement à la face d’assemblage dont elles sont solidaires. Elles sont ainsi disposées de telle sorte à créer un ou plusieurs espaces libres formant chacun une réserve 18 de colle de même hauteur qu’elles. Ces réserves sont formées entre les nervures et/ou entre les nervures et les bords de la face d’assemblage. La hauteur des nervures 17 peut ainsi être choisie en fonction de la quantité de colle à appliquer pour un assemblage optimum, elle est typiquement choisie entre 0,2 mm et 0,8 mm et préférentiellement entre 0,4 et 0,6 mm (bornes comprises), par exemple de 0,5 mm. Les réserves 18 de colle permettent d’assurer un collage total de la dent sur le carter ainsi que de diminuer le risque de créations de bulles d’air car l’espace formé entre les deux faces d’assemblages permet d’éliminer les bulles d’air lors de l’application de la colle. De plus, puisque la quantité de bulles d’air susceptible de se former est réduite, l’échange thermique entre les dents 5 de stator et le carter 6 est optimisé. [0051] Les nervures 17 peuvent être disposées soit sur chaque face d’assemblage 11 de la pluralité de premiers éléments définissant chacun une dent 5, soit sur la face d’assemblage 8 du carter 6. Préférentiellement, les nervures 17 sont disposées sur chacune des dents 5 du stator comme représenté sur les figures 2 à 4.
[0052] Les nervures 17 elles sont typiquement constituées du même matériau que celui utilisé pour former la face d’assemblage des dents ou la face d’assemblage du carter. Ainsi, elles peuvent par exemple être constituées de tôle métallique. Lorsqu’elle sont réalisées sur une dent, les nervures peuvent être fabriquées par poinçonnage.
[0053] La figure 2 représente une dent 5 de stator dont la face d’assemblage 11 présente deux nervures 17 en saillie, la dent 5 étant destinée à être assemblée à la face d’assemblage 8 du carter 6, tel que représenté figure 4. Dans ce mode de réalisation, les nervures sont parallèles et s’étendent d’un bord 11c de la face d’assemblage 11 au bord opposé l ia, à distance des autres bords, ce qui permet de définir trois réserves de colle 18. Ces nervures 17 sont identiques et présentent ici une section de forme et de dimensions identiques sur toute leur longueur.
[0054] Cependant la configuration des nervures n’est pas limitée à cet exemple. Les nervures 17 peuvent s’étendre d’un bord d’une des faces d’assemblage 8, 11 à un autre bord d’une de ces faces d’assemblage 8, 11. Ainsi les nervures 17 ne s’étendent pas forcément entre deux bords opposés et peuvent donc relier deux autres bords, notamment des bords contigus.
[0055] En référence à la figure 3, les deux nervures 17 sont disposées le long de deux bords opposés 11b, l ld de la face d’assemblage. Cependant, la disposition des nervures 17 n’est pas limitée à cet exemple. Seule l’une des nervures peut être disposée le long d’un bord par exemple. Dans cet exemple, les nervures 17 présentent une section transversale de forme identique sur toute leur longueur mais dont les dimensions augmentent progressivement depuis un bord 1 le de la face d’assemblage jusqu’à l’autre bord l ia. Les nervures 17 sont ici identiques mais disposées symétriquement de part et d’autre de la dent. Dans ce mode de réalisation, une unique réserve de colle 18 est ainsi formée entre les nervures, cette réserve de colle étant ici de forme rectangulaire. L’invention n’est bien sûr pas limitée à une forme spécifique de la réserve de colle, l’important étant que la hauteur de la réserve de colle soit constante.
[0056] Les nervures 17 s’étendent préférentiellement parallèlement à la direction d’empilement des tôles comme représenté sur les figures 2 et 3.
[0057] En référence à la figure 5, la section transversale des nervures 17 peut être de forme rectangulaire dont un côté 19 est solidaire de la face d’assemblage 11. Les nervures 17 ont également des angles arrondis entre le côté opposé 20 au côté 19 et les côtés latéraux 21.
[0058] Cependant, la section transversale des nervures 17 n’est pas limitée à cette forme. Plus généralement, la section transversale peut être en forme de quadrilatère, dont un premier côté 19 est solidaire de la face d’assemblage 11 et dont les angles entre un deuxième côté 20 opposé au premier côté 19 et les côtés latéraux 21 sont arrondis.
[0059] Préférentiellement, en référence à la figure 6, la section transversale des nervures 17 peut être de forme trapézoïdale dont un premier côté 19, formant la grande base, est solidaire de la face d’assemblage 11. Les nervures 17 ont également des angles arrondis entre un deuxième côté 20, formant la petite base, opposé à la grande base 19 et les côtés latéraux 21.
[0060] Les angles arrondis permettent de chasser la colle entre la petite base 20 et la face d’assemblage 8 en regard pour ainsi permettre un contact direct entre ces deux surfaces. Cela permet de maîtriser le collage des deux faces d’assemblage 8, 11 entre elles et d’ainsi de maîtriser la distance de l’entrefer 7 entre les dents 5 du stator et le rotor 2.
[0061] Enfin, pour maitriser cette distance et pour permettre une répartition égale de la colle entre et/ou autour des nervures 17, celles-ci ont préférentiellement une section transversale symétrique par rapport à un plan longitudinal médian perpendiculaire à la face d’assemblage 8, 11 dont elles sont solidaires.
[0062] De manière générale, on pourra réaliser l’assemblage des dents au carter en déposant la colle sur la face d’assemblage ne disposant pas des nervures. Puis en accolant les deux faces d’assemblage 8 et 11 ensemble. Lors de cette étape, on pourra appuyer longtemps sur l’élément disposant des nervures jusqu’à ce que la colle se soit répartie dans les réserves 18 et qu’elle fasse effet. En appuyant sur l’élément disposant des nervures la colle présente au niveau du deuxième côté 20 de la nervure, la colle va être expulsée de cette partie vers les bords latéraux des nervures. En particulier, des angles arrondis permettent de favoriser l’expulsion de la colle qui va s’écouler plus efficacement et plus rapidement que si les angles sont droits, ce qui favorise également l’évacuation des bulles d’air éventuellement présentes.
[0063] Dans les modes de réalisation décrits en référence aux figures, les nervures sont solidaires de la face d’assemblage des dents de stator. En variante, ces nervures pourraient être réalisées en saillie de la face d’assemblage 8 du carter, par exemple par un procédé de fonderie ou par usinage. On pourra alors prévoir de munir la face d’assemblage 8 du carter d’une pluralité de groupes d’au moins deux nervures. Ce nombre de groupes de nervures est alors égal au nombre de dents à fixer au carter et les groupes sont positionnés de manière à correspondre aux emplacements des dents de stator à fixer au carter.
[0064] Si les nervures sont disposées sur la face d’assemblage 8 du carter, il n’est pas nécessaire qu’elles s’étendent sur toute la longueur du carter. Elles peuvent néanmoins avantageusement s’étendre d’un bord à un autre de la face d’assemblage 11 de la dent 5 en regard.
[0065] Ainsi, que les nervures soient prévues sur la face d’assemblage de chaque dent ou sur la face d’assemblage du carter, au moins deux nervures s’étendent entre la face d’assemblage de chaque dent de stator et la face d’assemblage du carter, permettant ainsi l’étalement d’une couche de colle entre ces faces d’assemblage, les nervures (leur sommet) étant en contact étroit avec une face d’assemblage.
[0066] L’invention a été décrite en référence à une machine électrique tournante à flux axial présentant un rotor et deux stators. Elle peut néanmoins être appliquée à l’assemblage de dents de stator à un carter ou à un autre élément de support de dents d’une machine électrique tournante à flux axial de structure différente ou encore d’une machine électrique tournante à flux radial.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Elément (5, 6) de machine électrique (1) qui présente une face plane d’assemblage (8, 11) destinée à être assemblée par collage à une face plane d’assemblage (11, 8) d’un autre élément (6, 5) d’une machine électrique (1), ledit élément (5, 6) étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins deux nervures disposées en saillie de sa face plane d’assemblage (8, 14) et présentant sur toute leur longueur une même hauteur mesurée perpendiculairement à ladite face plane d’assemblage (8, 11).
[Revendication 2] Elément (5, 6) de machine électrique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face d’assemblage (8, 11) est définie par une pluralité de bords et en ce que les au moins deux nervures (17) s’étendent d’un bord à un autre bord de la face d’assemblage (8, 11).
[Revendication 3] Elément (5, 6) de machine électrique (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’une nervure (17) est disposée le long d’un bord de la face d’assemblage (8, 11) et en ce que l’au moins une autre nervure (17) est disposée le long d’un bord opposé de la face d’assemblage (8, H).
[Revendication 4] Elément (5, 6) de machine électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les au moins deux nervures (17) sont parallèles entre elles.
[Revendication 5] Elément (5, 6) de machine électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les au moins deux nervures (17) présentent une section transversale de forme identique sur toute leur longueur.
[Revendication 6] Elément (5, 6) de machine électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque nervure (17) présente au moins une des caractéristiques suivantes :
- une section transversale en forme de quadrilatère, optionnellement en forme de trapèze, dont un premier côté (19) est solidaire de la face d’assemblage (8, 11) et dont au moins les angles entre un deuxième côté (20) opposé au premier côté et des côtés latéraux (21) les reliant sont arrondis,
- une section transversale symétrique par rapport à un plan longitudinal médian perpendiculaire à la face d’assemblage (8, 11).
[Revendication 7] Elément (5, 6) de machine électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l’élément de machine électrique (1) est choisi parmi une dent (5) de stator et un carter (6). [Revendication 8] Organe (4) d’une machine électrique (1) tournante, notamment de machine électrique à flux axial, comprenant une pluralité de premiers éléments définissant chacun une dent (5) de stator et un second élément définissant un carter (6), chaque premier élément présentant une face plane d’assemblage (11) assemblée par une couche de colle à une face plane d’assemblage (8) du second élément, caractérisé en ce que chacun des premiers éléments ou le second élément est un élément selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, en ce qu’au moins deux nervures (17) s’étendent entre la face d’assemblage (11) de chaque premier élément et la face d’assemblage (8) du second élément, et en ce que la couche de colle s’étend d’une face d’assemblage (11) de chaque premier élément à la face d’assemblage (8) du deuxième élément, chaque nervure (17) de la face d’assemblage (8, 11) d’un élément étant en contact direct avec la face d’assemblage (11,
8) de l’élément en regard.
[Revendication 9] Organe (4) selon la revendication 8, dans lequel chaque premier élément définissant dent (5) de stator est formé d’un empilement de tôles (12) suivant une direction d’empilement, chaque tôle (12) s’étendant perpendiculairement à la face d’assemblage (8) du carter, caractérisé en ce que les au moins deux nervures (17) s’étendent parallèlement à une direction d’empilement des tôles (12).
[Revendication 10] Machine électrique (1) tournante, notamment à flux axial, comprenant un rotor (2) comportant un disque de rotor (2) et un arbre (3), et deux organes (4) selon les revendications 8 et 9, dans lequel le disque de rotor (2) est solidaire en rotation de l’arbre (3) et les deux organes (4) sont montés de part et d’autre du disque de rotor (2), la face d’assemblage (8) du carter (6) de chaque organe (4) étant dirigée vers le disque de rotor (2) et le carter (6) de chaque organe (4) étant monté sur l’arbre (3) via des roulements, les deux carters (6) étant assemblés l’un à l’autre.
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