Brevet FR2170250A1 — publié le 19730914

La présente invention est relative aux machines électriques comportant un stator et un rotor qui sont constitués par des feuilletages en tAcle découpés à la wesse. Dans la plupart des machines électriques connués, le stator -est conçu avec des encoches d'enroulementdébouchant dans l'ouverture du,rotor. Lesdites encoches sont découpées dans chaque feuilletage individuel du stator. Lesdits feuilletages sont ensuite réunis les uns aux autres au moyen de divers procédés, de manière à former un empilage de feuilletages en tôle. L'une des caractéristiques d'un tel mode empilage réside dans le fait que les feuilletages du stator sont réunis sur leur pourtour ou leur "partie saillante". Les dentures centrales du stator, entre les encoches d'enroulement, ne sont pas réunies mécaniquement. Le p?ocessus classique d'assemblage des feuilletages du stator sur leur pourtour peut s'effectuer, par exemple, au moyen de cales, par rivetage, boulonnage, soudage, ou moulage sous pression des enveloppes du stator. Quelle que soit la méthode choisie, il en résulte toujours que les minces et faibles dentures centrales du stator fléchissent et plient un peu les unes par- rapport aux autres, au contraire des parties pé riphériques des feuilletages du stator.L'empilage de feuilletages en tôle du stator sous forme unitairese présente donc sous une forme plus allongée dans l'alésage central que sur le pourtour. Les deux surfaces en bout de l'empilage de feuilletages en tôle affectent la -forme de cônes. En raison de l'élasticité individuelle des dents du stator, la partie centrale conique s'en trouve bien souvent fortement ondulée. Le rotor de la machine électrique est habituellement constitué par le meme nombre de feuilletages que celui du stator correspondant. Dans le cas en particulier des moteurs à cage d'écureuil, l'assemblage du rotor est beaucoup plus solide que celui du stator. Tel est plus spécifiquement le cas lorsque le rotor est moulé sous pression avec des barres et des bagues de court-circuitage en aluminium, ce qui se traduit par le fait que l'empilage compact des feuilletages en tôle du rotor est nettement plus court que la partie centrale de l'empilage de feuilletages du stator. Les dents du stator ressortent alors à l'extérieur des surfaces terminales de l'empilage de feuilletages du rotor. La présente invention sera maintenant décrite de façon plus détaillée en référence au dessin ci-annexé, sur lequel : la figure 1 est-une vue longitudinale d'un moteur électrique la figure 2 est une vue partielle en coupe du moteur électrique représenté sur la figure 1 ; la figure 3 est une vue partielle en coupe identique à celle représentée sur la figure 2 la figure 4 est une vue partielle en perspective des surfaces terminales de l'empilage de feuilletages du stator la figure 5 est une vue partielle en coupe du stator ; la figure 6 est une vue partielle en coupe longitudinale du stator et du rotor d'une machine électrique. En référence tout d'abord aux figures 1 à 4 l'on va décrire les effets négatifs du prolongement de forme irrégu lière du stator. En référence à la figure 1 se trouve représenté un moteur électrique comportant un stator 1 qui est constitué par un empilage de feuilletages en tole 2 et un enroulement 3. Le rotor 4 est disposé dans l'alésage du stator. Ledit rotor 4 est constitué par un empilage de feuilletages en tole 5, de bagues de court-circuitage 6 et de barres de rotor 7. Lorsque le courant passe à travers l'enroulement 3, un flux magnétique 8 est engendré dans l'empilage de feuilletages 2 du stator.Ledit flux magnétique passe au-dessus de l'entrefer pour aboutir dans le noyau en telle 5 du rotor, un~fort courant étant alors induit dans les barres 7 du rotor. Etantdónné que lesdites barres 7 sont connectées en parallèle, le courant qui enrésulte est donc amené à passer à travers les bagues de court-circuitage 6. Ledit courant passant dans les bagues de court-circuitage-est désigné par la référence 10. Toutefois, un flux magnétique 12 s'échappe par les parties saillantes de l'empilage de feuilletages du stator, lesquelles affectent la forme d'un cane évasé désigné par les accolades. 11. Ledit flux magnétique coupe le courant électrique 10 qui circule sur le pourtour de la bague de courtcircuitage.Lorsqu'un flux magnétique coupe un courant électrique cela donne naissance à une forcé électromagnétique. En ce qui concerne le flux de dispersion y afférent, la force magnétique 13 se trouve orientée dans le sens de la longueur du rotor, son am plitude étant fonction de l'évasement 11 du stator et de la distance par rapport à la bague de court-circuitage 6, ainsi que de la densité-de flux et de l'intensité du courant. L'utilisatiog du courant-alternatif s-e traduit par une force électromagnétique à orientation alternée 13. Lesdites forces électromagnétiques ont toujours un e-ffet négatif sur les performances du moteur électrique, le niveau du bruit et les vibrations augmentant, de même que l'usure du palier. En référence à la' figure 2 se trouve représenté l'empilage de feuilletages 2 du stator avec son enroulement 3 et empilage de feuilletages 5 du rotor avec sa bague de courtcircuitage 6. L'empilage de feuilletages 2 du stator comporte l'évasement 11 qui donne lieu au flux de dispersion 12. La bague de court-circuitage est placée de façon excentrique sur le pourtour, de façon que sa distance la plus courte par rapport à l'éva- sement 11 soit (a) mm, tandis que sa distance la plus longue est de (b) mm.Lorsque le rotor tourne et qu'il passe devant l'éva- sement 11 du stator, le flux de dispers-ion 12 donne naissance à des forces- variables 14 et lf sur les distances respectives (a) et (b) entre l'evasement 11 et la oouronne du stator. La force 15 se trouve réduite loUsqutaugmente la distance de l'entrefer. En fait, la force est réduite un peu plus vite que dans le rap port-l/( = distance de l'entrefer). Ceci conduit à des vi brations et à une marche irrégulière du rotor. En référence à la figure 3, on peut voir que le flux magnétique total Etot se trouve subdivisé en F1, comme étant le flux -magnétique acheminé vers le rotor à travers le nombre de feuilletages Z du stator correspondant à la longueur (a) du rotor, et én iF, comme étant le flux de dispersion de dispersion émanant de l'évasement ll du stator. Le nombre de feuilletages Z, lequel varie d'une denture à l'autre du stator, se traduit par l'obtention de moments différents qui agissent sur le rotor, lequel engendre à son tour des forces fluctuantes dans le sens radial et dans le sens tangentiel. Lesdites forces font "rouler" le rotor et entraient des vibrations dans le stator, ainsi que dans le rotor et le palier du rotor. En référence à la figure 4, laquelle illustre les surfaces terminales de l'empilage de feuilletages du stator se trouve représentée la façon dont les dentures 20 du stator peuvent affecter une configuration irrégulière de forme ondulée (ligne en pointillés) par rapport à la ligne nominale 21 de la surface terminale. Au point 22, la dent du stator est dans sa position correcte. Le flux magnétique F1 est alors égal à Foot. Au point 23, la dent du stator s'écarte considérablement du point 24, engendrant un flux de dispersion AF maximal, ce qui se traduit par une réduction correspondante de Ftot à F2. Au point 25, la-dent du stator est meme plus courte que l'empilage de feuilletages du rotor.Ceci entraîne des effets de vibrations moins manifestes que ce n'est le cas avec les variations du flux magnétique-men- tionnées précédemment. Les défectuosités de forme et de dimensions susmentionnées dans l'empilage de feuilletages du stator, ainsi que dans les bagues de court-circuitage du rotor, donnent ainsi lieu à diverses forces incontrlables qui engendrent du bruit et des vibrations. En raison de la conception et de la forme de l'empi- lage de feuilletages du stator, il s'est avéré impossible de parer à de telles défectuosités avec les procédés classiques.Dans le cas de certains moteurs spéciaux, on a tenté d'améliorer les résultats en installant des feuilletages plus épais à l'emplacement des surfaces en bout de l'empilage e feuilletages du stator.- Cependant, de tels feuilletages ne peuvent être rendus suffisamment résistants, en partie du fait des pertes électromagnétiques et en partie du fait des problèmes de découpage à la presse et de fabrication. Le procédé en question est très onéreux et ne donne pas les résultats escomptés. Les inconvénients susmentionnés dans les machines électriques du type classique peuvent Aetre éliminés, conformément aux principes de la présente invention, par le fait que le stator constitué par des feuilletages en tole est pourvu-d'encoches d'enroulement découpées à la presse, encoches entre lesquelles sont formées les dents du.stator, l'invention se caractérisant en outre par le fait que les cotés du stator sont parallèles dans le m8me plan et que des composés en plastique sont coulés aux deux extrémités du stator, et ce sur une profondeur telle qu'après durciss-ement lesdits composés de plastique empzeehent les dents du stator de se recourber vers l'extérieur.L'on peut ainsi éviter toutes irrégularités dans les flux de dispersion en bout au-dessus de ltentrefer, entre le stator et le rotor, cependant que le flux total de dispersion se trouve en meme temps réduit au minimum. Si le stator et le rotor de la machine'électrique comportent un nombre identique de feuilletages en ttle, ils sont agencés de telle fanon que la longueur de l'empilage de feuilletagels du stator, telle que mesurée sur son pourtour intérieur, corresponde exactement à la partie de la longueur du rotor qui comporte les empilages de feuilletages dudit rotor. Un avantage supplémentaire peut astre obtenu, conformément à la présente invention, en maintenant une distance constante entre les dents du rotor, lesquelles sont assemblées par moulage, et le pourtour extérieur des bagues de cour-circuitarge du rotor, lorsque le rotor fonctionne. La présente invention concerne également un procédé pour i'assemblage des feuilletages du stator à l'intérieur de la machine électrique, ledit procédé étant caractérisé par le fait que, mis à part un assemblage éventuellement classique des feuilletages du stator au moyen de boulons traversants ou tout autre dispositif analogue sur le pourtour extérieur des feuilletages, une pression-est appliquée sur les côtés de l'empilage de feuil letågès du stator, sur son pourtour intérieur, de manière à obtenir un empilage de feuilletages de mme épaisseur avec des catés parallèles dans le même plan et de préférence de mEme longueur que celle du rotor y associé, après quoi la position parallèle dans le rnme pîaa des feuilletages se trouve fixée au moyen d'un composé de plastique qui est coulé dans l'empilage de feuilletages du stator et dans ses encoches d'enroulement. Conformément à la présente invention, il est égal- ment possible d'éviter l'assemblage du type classique des feuilletaxes sur leur pourtour extérieur en réalisant un joint en plastique. A cet effet, une substance thermoplastique est coulée sur toute la longueur des encoches d'enroulement, après quoi ladite substance thermoplastique est amenée à durcir, formant de la sorte un joint de plastique analogue à un boulon. Pour effectuer l'assemblage, un procédé approprié consisterait à appliquer la presion contre les cotés de l'empila- -ge de-" feuilletages du stator au moyen de deux mandrins insérés dans l'ouverture centrale et de couler la substance plastique aux-deux extrémités de l'empilage de feuilletages du stator sur une épaisseur telle que les dents du stator ne puissent Etre repoussées vers l'extérieur après la phase de durcissement de ladite substance plastique et ltenlèvement des mandrins précités. Sur la figure 5 se trouve représenté un stator 1 comportant un empilage de feuilletages 2 où l'enroulement 3 se trou ve fixé dans les encoches 30 ménagées dans ledit empilage de feuilletages 2. L'empilage de feuilletages 2 du stator est constitué par un nombre Z de feuilletages 31 qui sont assemblés de façon classique au moyen de rivets 32, par une soudure ou tout autre moyen analogue. Les dents 35 de l'empilage de feuilletages 2 du stator s'étirant vers le centre se trouvent comprimées ensemble au moyen de deux moitiés de mandrins 33 et 34, de façon que les surfaces en bout du stator soient disposées parallèlement dans le meme plan. Les dents sont comprimées ensemble par les surfaces d'aboutement 36 des mandrins, de telle façon que les surfaces d'aboutement en plastique 37 et les surfaces de guidage 38 ne s'en trouvent pas affectées.Après que l'empilage de feuilletages ait été comprimé par les mandrins, la substance plastique 39 est coulée tout autour, de telle façon qu'elle pénètre à l'intérieur des encoches d'enroulement- du stator sur une prof on deur telle que les multiples feuilletages du stator soient mutuellement assemblés par moulage-avec l'enroulement. Pour bien faire, il-devrait-y avoir aux deux extrémité-s de l'empilage des feuilletages du stator un nombre de feuilletages- 40 tel que l'on puisse obtenir un corps en plastique rigide renforcé avec l'enroulement en cuivre 3 dans les encoches du'stator.Ledit corps en plastique devrait être à ce-point rigide que l'effort axial orienté vers l'extérieur des feuilletages 41 du stator, lesquels sont disposés au centre, puisse être entièrement absorbé. Après la phase de durcissement de la substance plastique, les mandrins 33 et 34 sont enlevés et l'empilage de feuilletages du stator conserve alors la forme qui lui a été conférée au cours du moulage. Sur la figure 6 se trouvent partiellément représentés le stator 1 et le rotor 2. Le stator est réalisé de la façon décrite sur la figure 5. Le flux magnétique total Ftot circule donc à partir des feuilletages des dents du stator jusqu'à l'em- pilage de feuilletages du rotor. Aucun flux de dispersion tel que celui décrit en référence aux figures 1 à 4 ne se trouve engendré. Le flux de dispersion Foin considérablement réduit, lequel est émis à partir des surfaces terminales planes -de l'empilage de feuilletages du stator, est de nature constante et ne peut donner lieu à des forces de fluctuations entraenant des vibrations. C'est ainsi que se trouve éliminée la majeure partie des forces de vibrations 'se produisant en fonction des flux de dispersion en bout. Une réduction supplémentaire des forces de vibrations peut Etre obtenue (se reporter à la description faite en référence à la figure 2 en particulier) en amenant le diamètre D de la bague de court-circuitage du rotor à être disposé de façon concentrique avec l'arbre du rotor. Il va sans dire que la description qui précède n'est donnée qu'à titre illustratif et non limitatif et que toutes variantes ou modifications peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre général de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Machine électrique comportant un stator et un rotor, ledit stator étant constitué par des feuilletages en tAcle pourvus d'encoches d'enroulement découpées à la presse et entre lesquelles sont formées des dents de stator, caractérisée par le fait que les cotés du stator sont disposés de façon parallèle dans le même plan et que des composés en matière plastique sont coulés aux deux extrémités du stator sur une profondeur suffisante pour empêcher que les dents du stator ne fléchissent vers l'extérieur, afin d'éviter toutes irrégularités dans les flux de dispersion en bout au-dessus de l'entrefer, entre le stator et le rotor précités, tout en réduisant coneurremment au minimum le flux de dispersion total. 2. Machine électrique, suivant la revendication 1, dans laquelle le stator et le rotor comportent un nombre égal de feuilletages en tale, caractérisée par le fait que la longueur de l'empilage de feuilletages du stator, telle que mesurée sur son pourtour intérieur, correspo^yd exaçtement àla partie de la longueur du rotor comportant lesfeuilletages en tAcle. 3. Machine électrique, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caraetérisée parle fait que la distance comprise entre les dents du rotor telles qu'assemblées par moulage et le pourtour extérieur des bagues de court-circuitage dudit rotor est constante lorsque fonctionne ledit rotor. 4. Procédé d'assemblage des feuilleages.du stator dans une machine électrique, caractérisé- par le fait que, mise à part l'éventualité de l'assemblage classique des feuilletages du stator au moyen de boulons traversants ou analogues sur le pourtour extérieur desdits feuilletages, une pression est appliquée sur les cités de l'empilage de feuilletages du stator sur son pourtour intérieur, de-façon à obtenir un empilage de feuilletages de m8me épaisseur et présentant des cotés disposés parallèlement dans le meme plan et ayant de préférence la mAeme longueur que celle du rotor y associé, après quoi la position parallèle dans le même plan de l'empilage de feuilletages se trouve assujettie au moyen d'un composé de matière plastique qui est coulé dans l'empilage de feuilletage du stator et dans ses encoches d'enroulement. 5. Procédé, suivant la revendication 4, caractérisé par le fait qu'en lieu et place du mode d'assemblage classique des feuilletages il est fait usage d'un joint dep1astique réalisé par coulage d'une substance thermoplastique sur toute la longueur des encoches d'enroulement, après quoi ladite substance thermoplas-- tique est amenée à durcir, formant un joint de plastique analogue à un boulon. 6. Procédé, suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que la pression exercée contre les côtés de l'empila- ge de feuilletages du stator s'effectue au moyen de deux mandrins qui sont insérés dans son ouverture centrale t par le fait qu'unie substance plastique est coulée aux deux extrémités dudit empilage de feuilletages sur une profondeur telle que les dents du stator ne puissent être repoussées vers l'extérieur après le durcissement de ladite substance plastique et l'enlèvement des mandrins préci tés-.