Brevet FR2006629A1 — publié le 19691226

î 2006629 Pour fabriquer des machines électriques comportant une carcasse en fonte grise, on avait coutume jusqu'à présent de mouler séparément la carcasse en fonte grise et de rapporter le paquet de tôles statoriques sur la carcasse . Pour 5 obtenir dans ce cas une position correcte du paquet de tôles statoriques, il fallait ajuster exactement le paquet de tôles statoriques à la carcasse en fonte grise. -Or, ceci exige un usinage important, en particulier lorsque la carcasse est en fonte grise comportant en surface de la fonte "blanche très dure. A 10 cela s'ajoute encore un certain pourcentage de rebut lorsque l'usinage met à jour des pores contenus dans la fonte» A un surmoulage direct du paquet de tôles sta-* toriques avec la fonte grise s'opposent non seulement les coefficients de dilatation thermique différents de l'aoiàr-du pa» 15 quet de tôles statoriques et de la fonte grise, mais encore le retrait différent de ces deux métaux. Ces difficultés peuvent être surmontées, comme il a été proposé, en préchauffant le paquet de tôles statoriques à une température allant de 300 à 900°C, puis en le plaçant dans le moule de la carcasse de ma-20 nière à inclure au moulage le paquet de tôles statoriques à la oarcasse» lia présente invention concerne donc plus par-tic ulièar«»ent un procédé de fabrication pour des machines électriques comportant une carcasse en fonte grise, par lequel il 25 est possible de surmonter de façon particulièrement simple les difficultés précitées. 0e procédé permet la fabrication de machines électriques à carcasse en fonte grise, au cours de laquelle le paquet de tôles statoriques non préchauffé est placé dans le moule de la carcasse pour être inclus dans cette derniè-30 ze au cours de l'opération consistant à couler la carcasse, le problème est résolu de .. façon que l'enveloppe extérieure du paquet de tôles statoriques est munie d'une couche souple défor-mable sous l'action de contraintes mécaniques,» Grâce à cette méthode, il devient possible de supprimer l'usinage de la paroi 35 interne de la carcasse en fonte grise. Tout ce qu'il faut prévoir, c'est un léger usinage des ajustements pour les flasques de palier. De plus, il devient possible d'économiser un volume important de fonte grise. L'économie en fonte grise est obtenue en supprimant les surépaisseurs d'usinage qu'il fallait jusqu,à 40 présent prévoir sur la surface interne cylindrique de la car 69 12293 2 2006629 casse, par une diminution des épaisseurs de paroi et par la prévision de dépouilles. En outre, les baguettes de fixation ne doivent plus s'étendre sur toute la longueur de la carcasse„ Grâce à la possibilité de prévoir des dépouilles, on peut ré-5 duire encore davantage le volume de fonte nécessaire pour la fabrication de la, carcasse.. Suivant une autre caractéristique du procédé de l'invention, on peut soumettre, comme il a été dit ci-dessus, le paquet de tôles statoriques à un préchauffâge pour le porter 10 à une température variant entre 300 et 900°C. la couche intermédiaire utilisée suivant l'invention peut être constituée, par exemple, par une tôle qui est préparée de façon à pouvoir absorber les retraits différents que présentent les deux matériaux en présence,. Plus la diffé-15 rence de retrait entre la fonte grise et le paquet de tôles statoriques est grande et plus la capacité d'absorption spatiale de la couche intermédiaire doit être grande. la couche élastique précitée peut être formée avantageusement par une tôle ondulée dont on a adapté la hauteur 20 des ondulations à la différence de retrait du paquet de tôles et de la fonte griseo Au lieu d'une tôle ondulée, on peut également utiliser une tôle munie de soyages et de boutons*. Dans ce cas, l'enveloppe en tôle est munie de préférence de boutons ou de soyages dont la hauteur est telle que le retrait se pro-25 duisant pendant le refroidissement les repousse largement dans le plan de l'enveloppe en tôle. En procédant de cette façon, il importe que la carcasse en fonte grise peut déformer lors de son refroidissement la coucha élastique pour éviter toute formation de con-30 traintes dans le paquet de tôles statoriques, ce qui en altérerait les propriétés magnétiqueso la forme géométrique de la tôle n'est pas une caractéristique essentielle ; c'est ainsi qu'on peut adopter une forme géométrique quelconque, par exemple même trapézoïdale,, 35 l'épaisseur de la tÔ-le est en général inférieu re à 0,5 mm0 Une limite inférieure est "donnée par le phénomène de "dissolution" pendant le moulage. la surface du paquet de tôles statoriques qui produit l'effet recherché par l'invention peut encore être obte-40 de façon simple, en donnant à l'enveloppe extérieure da 69 12293 3 2006629 paquet de tôles une section polygonale,, Il est également possible de donner aux différentes faces une forme concave ou plane. Sur l'enveloppe extérieure ainsi constituée du paquet de tôles statoriques, on glisse une tôle cylindrique, puis on ajus-5 te le paquet dans le moule et on le surmoule avec la fonte grise. Il est avantageux de faire en sorte que la couche déformable sur l'enveloppe externe du paquet de tôles statoriques se compose d'éléments d'appui et d'une enveloppe supplémentaire reposant sur ces derniers„ 10 l'espace compris entre l'enveloppe et ie paquet de tôles statoriques, diminué du volume propre de l'enveloppe et du volume propre des éléments d'appui, correspond alors au volume de retrait de la fonte lors de son refroidissement» Une fois refroidie, la carcasse en fonte grise s'applique intime-15 ment sur l'enveloppe et les éléments d'appui et par là sur le paquet de tôles statoriques» Avec le procédé de l'invention, une couche isolante rapportée sur le paquet de tôles statoriques, par exemple en Pe^O^, ne subit aucune contrainte mécanique en raison de la 20 présence du volume tampon, de façon que le pouvoir diélectrique de la couche isolante n'est pas altéré. Contrairement à ce qui vient d'Ôtre dit, cette couche est partiellement détruite, par action mécanique, sur la surface externe de l'enveloppe du paquet de tôles statoriques lorsque ce paquet est emmanché dans 25 la careasse usinée, conformément à un procédé déjà connu, ce qui diminue la valeur de l'isolation entre le paquet de tôles statoriques et la carcasse en fonte grise. Par ailleurs, le procédé suivant l'invention permet d'obtenir une application avantageuse de la carcasse en fonte grise sur le paquet de tôles statoriques 30 par l'intermédiaire de l'enveloppe et des éléments d'appui, ce qui garantit une transmission impeccable de la chaleur du paquet de tôles statoriques à l'enveloppe. Enfin, aaoune contrainte de compression ne sollicite le paquet de tôles statoriques qui conserve ainsi toutes ses propriétés magnétiques» 35 L'enveloppe supplémentaire est réalisée de façoa qu'élfene fonds pas lorsqu'on coule la fonte grise dans le moule» Les éléments d'appui sont disposés de façon qu'ils se déforment lors du retrait de la fonte grise sans transmettre de contrainte notable au paquet de tôles statoriques» 40 Ces éléments d'appui peuvent être des bandes 69 12293 4 2006629 réalisées, par exemple, à partir d'une tôle ou encore d'un matériau réiractaire ànorganique comme par exemple 1?amiantec Les éléments d'appui se présentent avantageusement sous la f orae d'une tôle ondulée0 5 Pour permettre une manutention particulièrsaast simple et facile au cours de la fabrication, on fait en sort© que les éléments d'appui soient reliés à l'enveloppe en tôl ; Sri: rapportés sur les paquets de tôles statoriques tous ensemble m une fois® 10 De plus, suivant une caractéristique de l'ir vention, on peut prévoir entre le paquet de tôles statoriqus^ et la fonte grise une couche souple en une matière anorganioa Le revêtesasrt 15 du paquet de tôles statoriques en une matière souple anorga:; ou organique, par exemple une matière plastique, peut égalera.'; être rapporté sur le paquet de tôles sous la forme d*une placide forme, ce revêtement pouvant être déformé auparavant et présenter par exemple des ondulations. 20 Pour mieux comprendre l'objet de l,inven-ti©©9 on va décrire à titre indicatif et non limitatif plusieurs de réalisation représentés sur le dessin annexé sur lequel ? la figure 1 représente une coupe longitudi-v d'un paquet de tôles statoriques centré dans un moule ; 25 les figures 2, 3 et 4 représentent en coupe axiale différentes variantes de couches intermédiaires j la figure 5 représente un dispositif pour lis fabrication d'un moteur à carcasse en fonte grise surmouléô* la couche déformable étant constituée par des éléments d'appui 30 sur lesquels est rapportée une enveloppe supplémentaire ; les figures 6 et 7 représentent différents •ï.s-des de réalisation pour les éléments d'appuio Sur la figure 1, on voit le paquet de tôlee statoriques 1, la couche souple 2, déformable sous l'action 35 d'une sollicitation mécanique, et le moule 3„ La couché 2 formée par une tôle ondulée» Les ondulations s'étirent parallèlement à l'axe. Avant le surmoulage, la tôle ondulée est rapportée sur le paquet de tôles statoriques 1 et fixée de façca que les creux touchent le pourtour extérieur du paquet de tôles 40 (voir figure 2)0 La fixation peut 69 12293 5 2006629 rabattant le ou les bords sur le paquet de tôles statoriques ou par des points de soudure. Ensuite, on peut, comme il a déjà été dit, préchauffer le paquet de tôles statoriques jusqu'à des températures variant par exemple entre 300 et 500°C, le 5 placer dans le moule 3 et le surmouler avec la fonte grise» la couche intermédiaire peut également être formée d'une tôle dont la surface est couverte de boutons0 Cette surface qui est tournée vers la fonte grise (elle est en opposition avec la surface du stator) est supérieure à 50 10 Sur la figure 2, un paquet de tôles statori ques 1 est entouré d'une tôle ondulée 4 qui forme la couche déformable. La hauteur des ondulations, qui peut atteindre 1,0 mm est désignée par la lettre • Ici encore les ondulations sont longitudinales et parallèles à l'axe» 15 Les figures 3 et 4 montrent d'autres variantes de la couche déformable. Dans ce cas, le paquet de tôles statoriques 1 est limité extérieurement par des faces concaves 5 ou planes 6 (section polygonale). Sur un tel paquet de tôles à section polygonale, on a rapporté un cylindre en tôle lisse 7 ou 20 8« Le diamètre intérieur de la couche doit ôtre adapté au diamètre de l'enveloppe extérieure du paquet de tôles statoriques, de façon à obtenir l'ajustement serré requis pour le paquet de tôles après avoir surmoulu celui-ci pour former la carcasse en fonte grise. En procédant de cette façon, on obtient une bonne 25 transmission de la chaleur du paquet de tôles statoriques vers la caroasse en fonte grise* Sur la figure 5» on voit le paquet de tôles statoriques 1 qu'il s'agit de surmouler, l'élément d'appui 9 qui est entouré extérieurement par l'enveloppe fermée 10 et la 30 masse de fonte grise 11. Le moule utilisé qui est du type appelé "hot box" dans la littérature anglo-saxonne se compose d'un fond 12, des parties Istérales 13 et du noyau 14. Le moule est assemblé au moyen de fixations 15 et 16 et le noyau 14 est pressé vers le bas par des poids 17» 35 Qomme il est représenté sur la figure 6, les parties essentielles de l'invention sont les éléments d'appui et l'enveloppe entourant le paquet de tôles statoriques. Dans ce mode de réalisation, l'élément d'appui eit constitué par une tôle ondulée 18 et l'enveloppe par une tôle cylindrique fermée 40 19. Cette dernière est une tôle à faible -teneur en carbone et 69 12293 6 2006629 présente une épaisseur de 0,5 mm. l'élément d'appui est constitué par une tôle ondulée en fer pur d'une épaisseur de 0,2 mm0 Il n'est pas nécessaire que la tôle ondulée 18 fasse tout le tour du paquet de tôles statoriques 1 ; il suffit de répartir 5 trois bandes de tôles ondulées ou plus sur le pourtour.» Il est également possible de réaliser l'élément d'appui à partir d'une ou de deux tôles lisses ayant une épaisseur de 0,2 à 0,3 mm. Celles-ci forment des cylindres ouverts d'un côté. Dans ce cas, l'épaisseur de l'enveloppe en tôle lisse est de 0,5 mm. Pour un 10 diamètre extérieur du paquet de tôles statoriques de 135 mm, il faut que l'élément d'appui maintienne libre un volume correspondant au retrait diamétral de la fonte grise, la différence diamétrale est par exemple égale à 1,6 mm, la double épaisseur de l'élément d'appui à 0,4 mm et l'espace supplémentaire pour la 15 déformation de l'élément d'appui à 0,1 - 0,2 mm. le diamètre intérieur de l'enveloppe est donc égal à 135 mm + 2,2 mm. la figure 7 montre un autre mode de réalisation d'un élément d'appui. Dans ce cas, l'enveloppe extérieure 20 en tôle est maintenue de façon à être équidistante du paquet 20 de tôles statoriques (cintrée) par plusieurs éléments d'appui 21 répartis sur le pourtour. 69 12293 7 2006629 REVENDICATIONS lo Procédé de fabrication pour des machines électriques comportant une carcasse en fonte grise, dans lequel le paquet de tôles statoriques est placé dans le moule de la 5 carcasse puis incorporé à cette dernière par surmoulage, caractérisé par le fait qu'on munit l'enveloppe extérieure du paquet de tôles statoriques d'une couche souple ae déformant sous une contrainte mécanique. 2o Procédé suivant la revendication 1, carac-térisé par le fait qu'on soumet le paquet de tôles statoriques à un préchauffage qui le porte à une température entre 300 et 900°C. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'on utilise une couche intermédiaire ■*-5 en tôle ondulée (figure 2). 4» Procédé suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que les ondulations longitudinales s'étirent parallèlement à l'axe» 5. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, 20 caractérisé par le fait qu'on utilise une tôle munie de soyages ou de boutons» 6. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'enveloppe externe du paquet de tôles statoriques présente une section polygonale dont les dif- 25 férents segments peuvent être concaves et qu'on rapporte sur cette enveloppe une couche faite d'une tôle lisse (figures 3 et 4). 7» Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'on utilisefcamme couche intermédiaire 30 des éléments d'appui et une enveloppe supplémentaire rapportée sur ces derniers» 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que les éléments d'appui sont en tôle ondulée (figure 6). 35 9» Procédé suivant la revendication 7, carac térisé par le fait que les éléments d'appui sont constitués par une ou deux tôles lisses ouvertes d'un cÔté0 10» Procédé suivant une des revendications 7 à 9» caractérisé par le fait qu'on utilise une enveloppe de tô-40 le fixée sur les éléments d'appuio 69 12293 8 2006629 11o Procédé suivant la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait qu'on prévoit comme éléments d'appui de éléments d'écartement disposés radialement (figure 7)« 12. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, 5 caractérisé par le fait qu'on rapporte sur l'enveloppe externe du paquet de tôles statoriques une couche d'une matière souple anorganique ou organique qui se déforme éventuellement lorsqu'elle est sollicitée par un effort mécanique*,