Brevet FR2144667A1 — publié le 19730216

La présente invention concerne un procédé pour la production d'un stator présentant des pôles saillants pour machine électrique, dans lequel les éléments actifs du stator, constitués par les paquets de tôles et les enroulements polaires, sont logés dans un carter de stator, et dans lequel au moins les paquets de tôles des pôles principaux, associés à des bobines de pôles principaux adaptées sur eux, sont fixés sur au moins un paquet de tôles d'armature. Les stators de ce type sont utilisés de plus en plus souvent pour les moteurs à courant continu, qui sont alimentés par une commande à retard de phase à partir d'un secteur d'alimentation en courant alternatif monophasé ou polyphasé. Les pointes abruptes du courant continu pulsé alors obtenu exercent, par rapport à une alimentation avec un courant purement continu, par exemple à partir de batteries, des pertes élevées dans le cuivre et dans le fer, rendent la commutation plus difficile et soumettent le collecteur et les isolations à des charges importantes. On tente de remédier à ces inconvénients par le fait que lg éléments statoriques assurant un acheminement du flux magnétique ont une structure feuilletée, c'est-à-dire sont formés par des paquets de tôles.On a jusqu'ici maintenu ces paquets de tôles en position assemblée au moyen de rivets ou de boulons les traversant axialement, ou bien en soudant les tôles ensemble par points. Ces modes de liaison présentent toutefois l'inconvénient qu'ils favorisent la formation de courants de Foucault, qui ont pour conséquence un amortissement indésirable et une réduction du coefficient d'efficacité. Afin d'obtenir un champ magnétique aussi peu amorti que possible, on a isolé les boulons ou rivets servant au maintien des paquets de tôles par rapport aux tôles proprement dites, ce qui, toutefois, est une opération peu commode, en particulier dans le cas de petites machines. Le but de l'invention est d'obtenir une suppression encore meilleure de l'amortissement du champ magnétique, tout en réduisant les frais de production du stator. On parvient à ce résultat, suivant l'invention, par le fait que chaque paquet de tôles de pôle principal est introduit par engagement à force ou sous pression dans la bobine du pôle principal, de sorte qu'il est maintenu fermement par cette dernière dans une position d'assemblage, espar le fait que les éléments actifs du stator sont engagés à force dans le carter de stator, ou bien sont enserrés par celui-ci, ce qui évite toute liaison par rivets, boulons ou soudage entre les tôles. Le procédé suivant l'invention n'est pas limité à la production de stators pour moteurs à courant continu, bien qu'il soit particulièrement avantageux dans ce dernier cas, notamment pour des moteurs de petites dimensions qui, afin de tenir compte de l'alimentation à retard de phase mentionnée, sont équipés de pôles de commutation à structure feuilletée. Dans le cas de moteurs multipolaires, il est particulièrement simple de prévoir plusieurs paquets de tôles d'armature, qui viennent en prise sur leur longueur par des surfaces complémentaires, et de munir chacun d'eux d'un pôle principal et d'un pôle de commutation.Ces éléments actifs du stator sont alors introduits sous forme d'un ensemble unitaire, par engagement à force dans le sens axial, dans un carter de stator constitué par exemple par de la fonte d'aluminium coulée sous pression, ce carter présentant une surface interne d'entrée légèrement conique, qui exerce lors de l'introduction en place précitée une pression radiale sur les éléments actifs du stator. A part l'absence d'amortissement et la simplification de l'assemblage, on obtient encore un avantage supplémentaire, qui réside dans le fait que des outils de découpage n'ont besoin d'être prévus que pour un seul secteur dustator, c'est-à-dire pour un paquet de tales d'armature, un paquet de tôles de pôle principal et un paquet de tôles de pôle de commutation, ce qui correspond à une nouvelle réduction importante des frais de fabrication. D'autres particularités et avantages de l'invention apparattront à la lecture de la description qui va suivre, correspondant à un mode de réalisation possible. L'invention concerne également les stators fabriqués par le procédé suivant l'invention. Le dessin annexé, donné à titre non limitatif, correspond à un mode de mise en oeuvre possible du procédé suivant l'invention. Sur ce dessin : La fig. 1 montre une partie du stator d'un moteur à courant continu quadripolaire. La fig. 2 est une vue en coupe longitudinale à travers le stator au moment de son montage. Suivant l'invention, le circuit magnétique du stator d'un moteur à courant continu quadripolaire comprend quatre paquets de tales d'armature 1 à structure feuilletée, qui s'étendent chacun sur un angle au centre de 90 . L'embase appropriée 3 d'un paquet de tôles de pale principal à structure feuilletée 4, sur lequel est adaptée une bobine de pôle principal 5 , est engagée dans une rainure en queue d'aronde 2 du paquet de tôles d'armature 1. La bobine du pôle principal 5 est constituée par un corps ou mandrin 6 en matière isolante et par un enroulement de pôle principal 7 adapté sur ce corps. Une embase correspondante 9 d'un paquet de tôles de pôle de commutation à structure feuilletée 10, sur lequel est adaptée. une bobine de pôle de commutation 11, est engagée dans une rainure de forme circulaire 8 du paquet de tôles d'armature 1.La bobine de pôle de commutation est constituée par un corps ou mandrin 12 en matière isolante et par un enroulement de pôle de commutation 13, adapté sur ce corps. Pour assembler le stator, on procède de la façon suivante: Tout d'abord, on introduit le paquet de tôles 4 du pôle principal, constitué par des tôles en métal ferreux superposées librement, obtenues par découpage et isolées les unes des autres de la façon usuelle par du papier, dans la bobine 5 du pôle principal, de telle sorte que les cornes 14 de ce paquet de tôles 4 viennent reposer sur les flasques ou brides correspondantes 15 du corps 6 de la bobine. Ensuite, on adapte sur une ou sur les deux faces terminales du paquet de tôles 4 encore d'autres tôles de mtme type, en enfonçant celles-ci à force entre le corps 6 de la bobine et les tôles qui se trouvent déjà à l'intérieur de ce corps, de sorte que finalement le corps de la bobine retient fermement l'ensemble du paquet de tôles, non seulement latéralement, mais aussi dans le sens axial. Le corps 6 de la bobine, qui peut être déformé encore d'une manière relativement aisée, est alors amené par pressage radial, avec l'enroulement 7, à une forme telle que ses flasques ou brides prennent la forme représentée sur la fig. 1, de sorte que l'embase 3 peut ensuite être insérée dans la rainure 2 par une pression axiale. Le paquet de tôles 10 du pôle de commutation est inséré librement d'une façon correspondante dans le corps 12 de la bobine, puis est complété par l'introduction de tôles additionnelles à un degré tel qu'il soit maintenu fermement dans le sens axial par ce corps 12 de la bobine. Quand cela est nécessaire, le corps 12 de la bobine est ensuite déformé par pression radiale, de telle sorte que ses brides prennent la forme visible sur la fig. 1, et l'embase 9 est introduite dans la rainure 8 par une pression axiale. On voit que, dans le cas du procédé décrit, les bobines 5 et 11 remplissent la fonction qui, jusqu'ici, était assurée le plus souvent par des boulons ou des rivets, à savoir le maintien des paquets de tôles 4 et 10 d'une manière ferme, dans une condition d'assemblage, dans le sens axial. L'avantage principal du procédé décrit réside d'abord dans le fait que l'effet d'amortissement des éléments employés jusqu'ici, qui engendrent des courants de Foucault, disparaît, et ensuite dans le fait que la fabrication du stator est simplifiée et rendue moins coûteuse Les quatre paquets de tôles d'armature 1 sont munis sur leurs côtés longitudinaux, s'appliquant l'un contre l'autre, de surfaces complémentaires 17 et 18.Après que les paquets de tôles d'armature 1 ont été garnis avec les paquets de tôles 4 et 10 des pôles principaux et de commutation et avec les bobines correspondantes 5 et 11 et ont été assemblés dans le sens circonférentiel, ces éléments actifs du stator, désignés-dans leur ensemble par la référence 19 sur la fig. 2, sont engagés à force ou sous pression dans un carter de stator cylindrique 20, qui est par exemple en fonte d'aluminium coulée sous pression. Le boitier 20 présente à son extrémité dirigée vers le haut sur la fig. 2 une surface interne 21 légèrement conique, de sorte que, lors de l'enfoncement axial des éléments actifs 19 du stator dans le carter 20, ces éléments actifs 19 sont soumis à une compression radiale jusqu'au diamètre de la surface interne principale cylindrique 22 du carter 20, qui est limitée vers le bas par un épaulement annulaire 23.Enfin, les éléments actifs 19 du stator sont retenus dans leur position définitive, indiquée en traits mixtes en 19' par une bague d'arrêt 24 qui empêche leur déplacement dans le sens axial. On voit que, dans ce cas encore, du fait de ce montage, aucun rivet, boulon ou élément analogue n'est nécessaire pour le maintien axial en position d'assemblage des paquets de tôles d'armature 1. Afin de pouvoir, lors de l'adaptation des éléments actifs 19 sur le stator et en vue de leur insertion dans celui-ci, maintenir ces éléments en position assemblée, il est judicieux de les fixer ensemble au moyen d'une bande d'un collier ou d'une manière ana logue. Dès que les éléments 19 sont légèrement enserrés par la surface conique 21, on peut enlever la bande ou le collier. Les éléments actifs 19 du stator sont, après leur engagement à force dans le carter de stator, imprégnés avec un vernis et soumis à un durcissement au four, de sorte qu'ils sont agglomérés ou réunis par cuisson. Le procédé décrit peut, sans s'écarter du cadre de l'invention, être modifié de diverses manières. Dans certains cas, par exemple pour des moteurs à courant continu bipolaires très petits, il peut être avantageux de réaliser les paquets de tôles des pôles de commutation et les paquets de tôles d'armature d'une seule pièce, de sorte que seuls les paquets de tôles des pôles principaux 4 ont besoin d'être maintenus en condition d'assemblage par les bobines correspondantes 5. Ces paquets de tôles de pôles principaux 4 ne peuvent pas être réalisés d'une seule pièce avec les paquets de tôles d'armature 1, étant donné que l'on ne pourrait pas, autrement, adapter les bobines 5 sur ces paquets de tôles du fait de la présence des cornes de grandes dimensions 14.Par contre, on peut maintenir les bobines des pôles de commutation de petites dimensions 11 sur les paquets de tôles de commutation 10 d'une façon en soi connue, même après suppression des petites cornes 26, par exemple au moyen de bandes de maintien en papier dur ou en carton aggloméré, prenant appui sur les cornes 14 et sur les paquets de tôles 10.Les bobines 5 et Il n'ont pas besoin de présenter absolument un corps ou mandrin 6,12, étant donné que les enroulements 7,13 peuvent également maintenir directement les paquets de tôles 4 et 10 en position assemblée.Dans le cas de petits moteurs, il peut en outre être avantageux de réaliser l'armature sous forme d'un seul paquet de tôles circulaires, ce qui était également usuel jusqu'ici dans le cas des machines de plus grandes dimensions,à l'exception des moteurs ou générateurs de très grande taille, dont le stator était réalisé par assemblage au moyen de boulons de plusieurs secteurs, pour réduire les difficultés de transport, le carter du stator étant alors lui-même subdivisé de fa çon correspondante. Dans le cas de moteurs à courant continu d'une puissance inférieure à 20 KW environ, pour lesquels le procédé décrit en regard des fig. I et 2 convient particulièrement bien, on note encore cet avantage additionnel qu'on peut utiliser des outils de découpage nettement moins coûteux, et également que le déchet produit lors du découpage des tôles est moins important. Au lieu d'être en aluminium, le carter du stator peut également être en fonte ou en acier. Au lieu d'engager à force ou par pression les éléments actifs du stator dans le carter, on peut également adapter à force ce dernier sur les éléments du stator, par exemple par coulée ou moulage sous pression.Au lieu d'un guidage à queue d'aronde 2,3, on peut prévoir, pour la fixation des paquets de tôles des pôles principaux sur les paquets de tôles d'armature, un guidage par tête ronde 8, 9 comme cela est le cas pour les paquets de tôles du pôle de commutation 10 sur la fig. 1. L'embase 3 ou 9 prévue pour le guidage à queue d'aronde ou par tête ronde peut éventuellement être munie d'une fente 27 ou d'un trou 28 qui permet une diminution élastique de la taille de embase 3,9 lors de son insertion dans la rainure 2, 8. il est ainsi possible, de cette manière, de réaliser avec le même outil de découpage des embases 3, 9 et des rainures 2, 8 produites simultanément, et de réunir ces éléments par assemblage. D'autres modifications encore peuvent être apportées aux modes de mise en oeuvre décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la production d'un stator comportant des pôles saillants pour machine électrique, dans lequel les éléments actifs du stator, formés par des paquets de tôles et des enroulements polaires, sont logés dans un carter ou boiter de stator, et dans lequel au moins les paquets de tôles des pôles principaux, associés aux bobines des pôles principaux adaptées sur eux, sont fixées sur au moins un paquet de tôles d'armature, caractérisé en ce que chaque paquet de tôles de pôle principal est introduit à force ou sous pression dans la bobine de pôle principal, de sorte que les tôles de ce paquet sont maintenues fermement en position d'assemblage par cette dernière, et en ce que les éléments actifs du stator sont insérés à force dans le carter du stator ou sont enserrés à force par ce dernier, en évitant toute liaison par rivets, boulons ou soudage entre les tôles. 2.- Procédé suivant la revendication 1 pour la production d'un stator comportant également des pôles de commutation, caractérisé en ce que les paquets de tôles des pôles de commutation sont également insérés à force ou sous pression dans les bobines des pôles de commutation, de sorte que les tôles de ces paquets sont maintenues fermement en condition assemblée par ces bobines. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que plusieurs paquets de tôles d'armature, qui viennent en prise l'un avec l'autre sur leurs côtés longitudinaux par des surfaces complémentaires et qui sont munis chacun d'un pôle principal et d'un pôle de commutation, forment les éléments actifs du stator, et en ce que ces éléments sont introduits sous forme d'un ensemble unitaire, par une pression orientée axialement, dans un carter de stator qui présente une surface interne d'entrée légèrement conique, laquelle exerce sur ces éléments actifs une pression radiale lors de cette introduction. 4.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu un seul paquet de tôles d'armature annulaire, qui est d'un seul tenant avec deux paquets de tôles de pôles de commutation. 5.-Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une embase d'un paquet de tôles polaire est formée simultanément à une rainure d'un pa quet de tôles d'armature, au moyen du même outil de découpage, et est munie alors d'une fente ou d'un trou qui permet l'introduction de cette embase dans cette rainure. 6.- Stator de machine électrique comportant des pôles saillants, dont les éléments actifs, formés par des paquets de tôles et des enroulements polaires, sont logés dans un carter de stator, fabriqué par le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les paquets de tôles des pôles polaires sont maintenus fermement en position assemblée par les bobines des pôles polaires et en ce que les éléments actifs du stator sont engagés à force dans le carter de stator, ou bien sont enserrés par ce dernier, sans liaison quelconque par rivets, boulons ou soudage entre les tôles. 7.- Stator suivant la revendication 6, comportant des pôles de commutation, caractérisé en ce que les paquets de tôles des pôles de commutation sont maintenus fermement en position assemblée par les bobines des pôles de commutation. 8.- Stator suivant la revendication 79 caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs paquets de tôles d'armature qui viennent en prise sur leurs côtés longitudinaux par des surfaces complémentaires et qui sont munis chacun d'un pôle principal et d'un pôle de commutation, ces éléments étant en outre logés par engagement à force dans un carter de stator présentant une surface interne d'entrée légèrement conique.