Inspection dimensionnelle de stators en épingle à cheveux

Le stator est la partie fixe d'un moteur électrique à aimant permanent et contient le conducteur. C'est un composant clé du système de propulsion de véhicules hybrides, électriques et alimentés par une pile à combustible. Il exige une attention particulière lors de la fabrication, pour garantir un processus efficace. La réalisation du stator comme pièce fixe du moteur de traction impose un rendement de production et d'inspection particulièrement élevé pour répondre aux objectifs exigeants de l'industrie automobile dans le domaine de la qualité, des coûts et des temps de cycle.   

Le conducteur utilisé dans la toute nouvelle génération de moteurs de véhicules électriques, est réalisé à partir de tiges de cuivre courbées appelées "épingles à cheveux" et qui sont insérées dans le stator. Le bobinage en épingle à cheveux supporte mieux les sollicitations thermiques et permet de densifier le stator pour augmenter l'efficacité du moteur dans les applications automobiles, en comparaison avec les fils de cuivre plus fins de l'enroulement standard. Le stator lui-même est constitué de fines couches d'acier empilées en groupes et désignées par bloc de stator. Les épingles sont placées dans ces blocs, torsadées et soudées par laser aux extrémités, pour créer un fil de cuivre entrecroisé à travers toute la structure. 

La qualité de l'assemblage du stator en épingle à cheveux est très importante pour la fonction principale du moteur électrique, qui consiste à transformer l'électricité en mouvement en générant une force de rotation selon un schéma vitesse-couple défini. Pour garantir une efficacité optimale et exclure des défaillances dues à un court-circuit électrique, les fabricants doivent vérifier différentes caractéristiques clés, notamment : 

• L'isolation électrique des épingles dans les interstices du stator 
• Le positionnement précis de chaque épingle par rapport à la base du stator 
• L'application précise d'un vernis isolant autour des extrémités des épingles soudées 
• La géométrie des points de soudage et les distances 
• Les géométries générales du stator et des épingles

Ces caractéristiques critiques rendent l'inspection d'un stator en épingle à cheveux plus complexe, surtout en raison du grand nombre de points de soudage et de caractéristiques d'isolation qui doit être contrôlé. 
 
Le processus d'inspection nécessite la mesure dimensionnelle, y compris la taille, la forme et la position, de l'ensemble épingle à cheveux-stator, qui consiste en une forme libre 3D et des géométries standard. Voici quelques-unes des caractéristiques importantes à mesurer : la forme du profil des extrémités d'épingle courbées, la position de ces extrémités en relation avec le référentiel de base du stator, la géométrie des points de soudage, les distances radiale et axiale minimales entre les points de soudage et la hauteur maximale des points de soudage par rapport à la base du stator. La hauteur et l'épaisseur de l'isolation autour des épingles doivent aussi être relevées, de même que la taille et la concentricité du stator lui-même. 
 
Comme un stator en épingle à cheveux typique comprend de nombreuses caractéristiques variées, une solution complète et flexible doit être mise en place, pour obtenir la précision exigée sans impacter la durée du cycle. Une machine à mesurer tridimensionnelle dotée de fonctionnalités d'inspection multicapteur et d'une configuration à 4 axes avec un plateau tournant, est idéale pour réaliser l'inspection d'ensembles complexes, comme les stators en épingle à cheveux des moteurs électriques. En combinant les capacités de mesure d'une tête de mesure tactile fixe de précision, d'un scanner à ligne laser et d'un capteur optique à lumière blanche sur une même machine, toutes les caractéristiques importantes du stator en épingle à cheveux peuvent être relevées de façon précise, rapide et automatique.