CH721803A1 - Stator segmente - Google Patents

Abstract

Stator segmenté (1) pour un moteur électrique, le stator segmenté (1) comprenant : au moins un support de bobines (2), au moins deux bobines (3) fixées au au moins un support de bobines (2) et chacune comprenant une partie creuse de bobine (3h), au moins deux segments de stator (4), tels que des empilements de tôles, chaque segment de stator (4) comprenant une dent polaire (4p) faisant saillie vers un centre du stator segmenté (1) et insérée dans l'une des parties creuses de bobine (3h) et/ou dans le au moins un support de bobines (2).

Description

[0001] La présente demande concerne le domaine des moteurs électriques, en particulier leurs stators.

[0002] Le document US7408282 décrit un stator segmenté avec un fil d'enroulement sur chaque segment de stator.

[0003] L'inconvénient du stator de l'art antérieur réside dans le fait que la miniaturisation est difficile en raison de l'agencement du stator et du manque d'espace pour la manipulation.

[0004] C'est-à-dire qu'il existe un besoin pour améliorer la miniaturisation des stators et des moteurs, et en particulier pour faciliter ou permettre leur fabrication.

[0005] La présente invention a pour but de traiter les inconvénients de l'art antérieur mentionnés ci-dessus.

[0006] Dans ce but, un premier aspect de l'invention est de proposer un stator segmenté pour un moteur électrique, le stator segmenté comprenant : au moins un support de bobines, au moins deux bobines fixées sur le au moins un support de bobines et comprenant chacune une partie creuse de bobine, au moins deux segments de stator, tels que des empilements de tôles, chaque segment de stator comprenant une dent polaire faisant saillie vers un centre du stator segmenté et insérée dans l'une des parties creuses de bobine et/ou dans le au moins un support de bobines.

[0007] La présente invention permet d'améliorer la miniaturisation des stators et des moteurs, et en particulier de faciliter ou de permettre leur fabrication.

[0008] De manière détaillée, la présente invention permet de faciliter l'insertion des bobines à l'intérieur d'un stator (fendu). En fait, pour un stator ou moteur miniaturisé, il est très difficile d'insérer des bobines à l'intérieur des tôles (ou des empilements de tôles), en particulier la dernière bobine, lorsque toutes les autres bobines sont déjà en place.

[0009] Afin de résoudre cela, nous utilisons un support de bobines unique qui contient toutes les bobines et nous insérons des segments de stator telles que des tôles segmentées, par l'extérieur, de préférence de manière radiale.

[0010] Il est possible d'utiliser des empilements de tôles segmentés avec une forme spécifique ou dédiée, un support de bobines unique qui contient toutes les bobines, des broches qui sont utilisées pour verrouiller les empilements entre eux et des broches de raccordement qui sont utilisées pour réaliser le raccordement électrique des bobines. Les broches de raccordement sont de préférence surmoulées.

[0011] Les broches sont facultatives étant donné qu'elles peuvent être remplacées par une autre solution (vis, collage, soudage laser) .

[0012] Les bénéfices de la présente invention résident dans le fait que grâce au fait de n'avoir qu'un support de bobines unique sur lequel il est possible d'enrouler les bobines, nous pouvons enrouler plus rapidement et plus facilement les bobines en une fois avec un bon niveau d'automatisation.

[0013] En fait, le fait d'enrouler sur un support de bobines unique fait que nous ayons plus d'espace autour de la bobine pour le guidage du fil. Le fait de réaliser directement l'enroulement sur les dents (polaires) est nettement plus difficile en raison des tôles qui sont autour de la bobine et bloquent le guidage du fil.

[0014] Le problème qui est résolu grâce à la présente invention réside dans le fait qu'il facilite grandement la fabrication. En effet, l'insertion des bobines une à une sur les dents à partir de la tôle à l'intérieur n'est pas facile à réaliser manuellement et ce processus est difficile à automatiser. Egalement, le fait d'enrouler les bobines une à une prend un certain temps.

[0015] Egalement, l'ensemble de bobines composé du support de bobines unique et de toutes les bobines est plus grand que les bobines individuelles, de sorte qu'il est plus facile à manipuler.

[0016] En outre, l'insertion des tôles est grandement facilitée en raison de l'insertion depuis l'extérieur, de manière radiale, et ceci permet également d'utiliser l'automatisation plutôt que l'opération manuelle.

[0017] Avec la présente invention, il est possible d'économiser du temps étant donné qu'il est possible d'enrouler toutes les bobines à la fois sur le support de bobines unique et ensuite l'insertion des tôles dans ce support de bobines unique est très facile à réaliser manuellement et l'automatisation est possible.

[0018] Les stators segmentés sont connus dans l'art mais ceux-ci sont avec une insertion axiale au lieu de l'insertion radiale dans la présente invention. Les stators insérés axialement ne permettent pas d'avoir un support de bobines unique de sorte que l'on n'a d'autre choix que celui d'enrouler directement sur les dents ou d'enrouler sur les supports de bobines individuels. Dans ce cas, le processus de fabrication est plus long et l'automatisation est plus difficile à mettre en place.

[0019] Le fait d'utiliser un support de bobines unique au lieu d'une multitude de supports de bobines individuels le rend plus grand et ensuite il rend le surmoulage des broches de raccordement plus facile étant donné qu'il y a plus de matériau autour de la broche pour la maintenir. De plus, il permet plus de possibilité pour la position de la broche de raccordement.

[0020] Le stator segmenté selon la présente invention permet d'avoir plus de fils d'enroulement pour une taille donnée du stator, parce que l'enroulement est plus facile de l'extérieur par rapport à l'enroulement depuis l'intérieur (dû au manque d'espace dans le cas de l'enroulement depuis l'intérieur). Il faut noter que les fils d'enroulement sont de préférence en cuivre ou en aluminium.

[0021] Il est possible d'utiliser un support de bobines unique, commun à au moins deux, plusieurs ou la totalité des bobines.

[0022] En d'autres termes, l'invention concerne un stator segmenté pour un moteur électrique, le stator segmenté comprenant: un support de bobines commun, une pluralité de bobines enroulées sur le support de bobines commun, dans lequel le support de bobines commun et la pluralité de bobines forment un sous-ensemble après enroulement, et une pluralité de segments, tels que des empilements de tôles, chaque segment comprenant une dent polaire faisant saillie vers un centre du stator segmenté et agencée pour être radialement insérée dans chacune des bobines.

[0023] L'invention peut également être définie selon les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en combinaison.

[0024] De manière avantageuse, les segments de stator adjacents sont fixés ou verrouillés entre eux un à un.

[0025] De manière avantageuse, les segments de stator sont verrouillés ensemble, de préférence avec au moins une broche.

[0026] De manière avantageuse, les segments de stator sont des empilements de tôles.

[0027] De manière avantageuse, le au moins un support de bobines est intégral.

[0028] C'est-à-dire qu'un support de bobines unique contient toutes les bobines. En d'autres termes, le au moins un support de bobines est monobloc ou réalisé d'un seul tenant.

[0029] De manière avantageuse, les segments de stator sont distincts du au moins un support de bobines.

[0030] De manière avantageuse, les au moins deux bobines forment un sous-ensemble avec le au moins un support de bobines.

[0031] Ceci permet de former le sous-ensemble après l'enroulement des fils d'enroulement.

[0032] De manière avantageuse, les segments de stator et/ou la dent (ou les dents) polaire(s) maintiennent le au moins un support de bobines.

[0033] C'est-à-dire que le au moins un support de bobines peut être uniquement maintenu par les segments de stator et/ou la dent ou les dents polaire(s).

[0034] De manière avantageuse, les segments de stator entourent le au moins un support de bobines.

[0035] De manière avantageuse, les segments de stator et/ou la dent polaire fournissent (fournit) une butée axiale au support de bobines.

[0036] De manière avantageuse, les segments de stator sont radialement insérés depuis l'extérieur dans les parties de bobine creuses ou dans le au moins un support de bobines.

[0037] Un deuxième aspect de la présente invention concerne un moteur électrique comprenant un rotor et le stator selon le précédent aspect.

[0038] Ceci permet de fournir les avantages mentionnés pour le moteur électrique.

[0039] De manière avantageuse, le moteur électrique comprend le stator et le rotor agencés pour tourner autour d'un axe de rotation à l'intérieur du stator.

[0040] Un troisième aspect de la présente invention concerne un procédé pour assembler un stator segmenté selon le premier aspect, dans lequel le procédé comprend au moins l'étape consistant à : insérer radialement, depuis l'extérieur, les segments de stator dans les parties creuses de bobine ou dans le au moins un support de bobines.

[0041] Ceci permet de fournir les avantages mentionnés.

[0042] De manière avantageuse, le procédé comprend l'étape consistant à : enrouler et/ou fixer les bobines sur le au moins un support de bobines.

[0043] C'est-à-dire que toutes les bobines peuvent être réalisées en une fois avec un bon niveau d'automatisation.

[0044] De manière avantageuse, l'étape consistant à enrouler les bobines est réalisée avant l'étape consistant à insérer les segments de stator dans les parties creuses de bobine ou dans le au moins un support de bobines.

[0045] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement d'après la description détaillée suivante d'exemples particuliers non limitatifs de l'invention, illustrés par des dessins joints, dans lesquels : la figure 1 représente un stator segmenté selon la présente invention, sur une vue de dessus en perspective en éclaté, la figure 2 représente le stator segmenté selon la présente invention, sur une vue de dessous en perspective en éclaté, la figure 3 représente le stator segmenté selon la présente invention, sur une vue de dessus assemblée en perspective, la figure 4 représente le stator segmenté selon la présente invention, sur une vue de dessous assemblée en plan, la figure 5 représente le stator segmenté selon la présente invention, sur une vue latérale assemblée en plan, la figure 6 représente un support de bobines du stator segmenté selon la présente invention, sur une vue en perspective, la figure 7 représente un segment du stator segmenté selon la présente invention, sur une vue en perspective, la figure 8 représente le support de bobines du stator segmenté équipé avec des bobines et des broches de sortie de bobine, sur une vue en perspective. La figure 1 représente un stator segmenté 1 selon la présente invention, sur une vue de dessus en perspective en éclaté.

[0046] Le stator segmenté 1 selon la présente invention est approprié pour un moteur électrique.

[0047] Le stator segmenté 1 comprend : au moins un support de bobines 2, au moins deux bobines 3 fixées sur le au moins un support de bobines 2 et chacune comprenant une partie creuse de bobine 3h, au moins deux segments de stator 4, tels que des empilements de tôles, chaque segment de stator 4 comprenant une dent polaire 4p faisant saillie vers un centre (C représenté sur la figure 4) du stator segmenté 1 et insérée dans l'une des parties creuses de bobine 3h et/ou dans le au moins un support de bobines 2.

[0048] Sur l'exemple de la figure 1, il y a trois bobines 3 et trois segments de stator 4.

[0049] Les bobines 3 sont équipées de fils d'enroulement. Les fils d'enroulement sont enroulés dans la rainure 3w, comme illustré sur la figure 6.

[0050] Le fil d'enroulement est de préférence un fil de cuivre, et a de préférence un diamètre inférieur à 0,3 mm et encore de préférence un diamètre inférieur à 0,1 mm.

[0051] Le stator segmenté 1 comprend en outre des broches de verrouillage 50 (de préférence en cuivre ou en acier et leurs alliages) utilisées pour verrouiller les segments de stator 4 et les broches de sortie de bobine 51 (de préférence en laiton ou en acier et leurs alliages).

[0052] Les broches de verrouillage 50 permettent de maintenir les empilements de tôles ensemble et/ou de positionner et/ou de contenir tout le stator sur un support (PCB, carte de circuit imprimé, ou une partie mécanique ou similaire).

[0053] Les broches de sortie de bobine 51 sont de préférence surmoulées avec le support de bobines 2.

[0054] La figure 2 représente le stator segmenté 1 selon la présente invention, sur une vue de dessous en perspective en éclaté.

[0055] Le stator segmenté 1 est représenté sur une vue de dessous sur la figure 2, c'est-à-dire une vue opposée à la vue de dessus de la figure 1.

[0056] La figure 3 représente le stator segmenté 1 selon la présente invention, sur une vue de dessus assemblée en perspective.

[0057] Le stator segmenté 1 est représenté assemblé sur la figure 3. C'est-à-dire que chaque dent polaire 4p a été radialement introduite depuis l'extérieur dans les parties creuses de bobine 3h et/ou dans le au moins un support de bobines 2.

[0058] La figure 4 représente le stator segmenté 1 selon la présente invention, sur une vue assemblée de dessus en plan.

[0059] Le centre C du stator segmenté est représenté sur la figure 4.

[0060] De préférence, le centre C est l'intersection de chaque médiateur X1, X2, X3 des bobines 3. Le médiateur X1, X2, X3 est défini comme étant un axe qui est perpendiculaire à un milieu de la bobine 3 sur la vue en plan (ou de la partie creuse de bobine 3h). En d'autres termes X1, X2, X3 est égal ou parallèle à l'axe (d'introduction) de la partie creuse de bobine.

[0061] La figure 5 représente le stator segmenté 1 selon la présente invention, sur une vue latérale assemblée.

[0062] Les segments de stator 4 sont représentés avec une structure étagée comme on peut le voir, de manière plus détaillée, sur la figure 7.

[0063] Le diamètre extérieur du stator segmenté 1 (et du segment de stator 4) est typiquement de 10 mm ou plus, de 15 mm ou plus, de 20 mm ou plus. La hauteur du stator segmenté 1 est de préférence inférieure à 40 mm, de préférence inférieure à 20 mm, de préférence inférieure à 5 mm.

[0064] La figure 6 représente le support de bobines 2 du stator segmenté 1 selon la présente invention, sur une vue en perspective, sans les broches de raccordement.

[0065] Le support de bobines 2 est agencé pour supporter trois bobines 3. Le support de bobines 2 a un nombre prédéterminé de parties de support de bobines contenant les bobines 3. Le nombre prédéterminé de parties de support de bobines est égal au nombre de bobines 3. Chacune des parties de support de bobines a une rainure 3w entourant la partie creuse de bobine 3h conjointement avec des parois latérales 31w et une paroi inférieure 3bw. La rainure 3w est agencée pour recevoir un (des) fil(s) d'enroulement de la bobine 3.

[0066] La rainure 3w a des parois latérales 31w et une paroi inférieure 3bw. La paroi inférieure 3bw sépare la rainure 3w de la partie creuse de bobine 3h.

[0067] Les parois latérales 31w forment une butée pour les fils d'enroulement (les fils d'enroulement non représentés sur la figure 6, c'est-à-dire que la rainure 3w est vide sur la figure 6).

[0068] La taille de la partie creuse de bobine 3h est typiquement de 4 mm de large et de 2,5 mm de haut, lorsque le diamètre extérieur du stator segmenté est typiquement de 20 mm ou plus et que la hauteur du stator segmenté est typiquement de 5 mm ou moins. C'est-à-dire que la largeur de la partie creuse de bobine 3h est de préférence inférieure à 5 mm, de préférence inférieure à 3 mm et que la hauteur de la partie creuse de bobine 3h est de préférence inférieure à 35 mm, de préférence inférieure à 15 mm.

[0069] Le support de bobines 2 a de préférence des trous 61 pour recevoir les broches de sortie de bobine 51. Les broches de sortie de bobine 51 sont de préférence raccordées aux fils d'enroulement.

[0070] Le support de bobines 2 est de préférence réalisé à partir de plastique, tel que le polyamide.

[0071] La figure 7 représente le segment de stator 4 du stator segmenté 1 selon la présente invention, sur une vue en perspective.

[0072] Le segment de stator 4 a une dent polaire 4p qui est agencée pour faire saillie (ou se projeter) vers un centre du stator segmenté 1, lorsqu'elle est installée.

[0073] C'est-à-dire que la dent polaire 4p fait saillie vers un côté intérieur du segment de stator 4. En d'autres termes, la dent polaire 4p fait saillie radialement vers l'intérieur.

[0074] Le segment de stator 4 est de préférence formé par des empilements de tôles (onze plaques dans l'exemple de la figure 7, mais ce pourrait être un autre nombre de plaques, tel que supérieur à 15, supérieur à 60, supérieur à 100, supérieur à 200), et peut être adapté selon l'épaisseur de plaque.

[0075] Le segment de stator 4 a de préférence une forme de L. C'est-à-dire que le segment de stator 4 (ou les plaques du segment de stator 4) a des parties vides 4m, 41 et des parties complétées 4M, 4L aux deux extrémités du segment de stator 4. Les parties complétées 4M, 4L sont également désignées sous le terme de parties en saillie tangentielles 4M, 4L.

[0076] Ceci permet l'imbrication avec le segment de stator 4 adjacent. Le segment de stator 4 peut être équipé avec des trous 60 pour recevoir des broches de verrouillage 50.

[0077] La hauteur du segment de stator 4 est de préférence inférieure à 40 mm, de préférence inférieure à 20 mm, de préférence inférieure à 5 mm. La hauteur du segment de stator 4 est la même que la hauteur de stator complète 1.

[0078] La figure 8 représente le support de bobines 2 du stator segmenté 1 équipé avec des bobines 3 et les broches de sortie de bobine 51, sur une vue en perspective.

[0079] Le support de bobines 2 a des parties de maintien correspondantes pour contenir les bobines 3. Le support de bobines 2 a autant de parties de maintien que de bobines 3. Dans l'exemple de la figure 8, il y a trois bobines 3 et le support de bobines 2a trois parties de maintien. Le support de bobines 2 est équipé de bobines 3 et de broches de sortie de bobine 51 afin de former un sous-ensemble.

[0080] Il est bien entendu compris que des améliorations et/ou des modifications évidentes pour l'homme du métier peuvent être mises en œuvre, tout en étant dans la portée de l'invention, telle que définie par les revendications jointes.

Claims (13)

1. Stator segmenté (1) pour un moteur électrique, le stator segmenté (1) comprenant : au moins un support de bobines (2), au moins deux bobines (3) fixées au au moins un support de bobines (2) et chacune comprenant une partie creuse de bobine (3h), au moins deux segments de stator (4), tels que des empilements de tôles, chaque segment de stator (4) comprenant une dent polaire (4p) faisant saillie vers un centre (C) du stator segmenté (1) et insérée dans l'une des parties creuses de bobine (3h) et/ou dans le au moins un support de bobines (2).

2. Stator segmenté (1) selon la revendication 1, dans lequel les segments de stator (4) adjacents sont fixés ou verrouillés entre eux un à un.

3. Stator segmenté (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les segments de stator (4) sont verrouillés ensemble, de préférence avec au moins une broche.

4. Stator segmenté (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les segments de stator (4) sont des empilements de tôles.

5. Stator segmenté (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le au moins un support de bobines (2) est intégral.

6. Stator segmenté (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les segments de stator (4) sont distincts du au moins un support de bobines (2).

7. Stator segmenté (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les au moins deux bobines (3) forment un sous-ensemble avec le au moins un support de bobines (2).

8. Stator segmenté (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les segments de stator (4) et/ou la dent polaire (4p) maintiennent le au moins un support de bobines (2).

9. Stator segmenté (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les segments de stator (4) entourent le au moins un support de bobines (2).

10. Moteur électrique comprenant un rotor et le stator segmenté (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.

11. Procédé pour assembler un stator segmenté (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le procédé comprend au moins l'étape consistant à : insérer radialement, depuis l'extérieur, les segments de stator (4) dans les parties creuses de bobine (3h) et/ou dans le au moins un support de bobines (2).

12. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le procédé comprend l'étape consistant à : enrouler et/ou fixer les bobines (3) sur le au moins un support de bobines (2).

13. Procédé selon les revendications 11 ou 12, dans lequel l'étape consistant à enrouler les bobines (3) est réalisée avant l'étape consistant à insérer les segments de stator (4) dans les parties creuses de bobine (3h) et/ou dans le au moins un support de bobines (2).