Brevet FR2175765A1 — publié le 19731026

L'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'aimants permanents pour machines électriques, notamment de petits moteurs à courant continu, ces aimants étant constitués par deux éléments ayant une section en forme de segment annulaire, au moins approximativement, des faces latérales radiales des éléments d'aimant venant en contact l'une sur l'autre Pour obtenir une liaison de conduction magnétique optimale entre la paroi intérieure de la culasse annulaire en fer de retour de flux et la surface latérale extérieure convexe de l'aimant d'excitation, les deux surfaces dirigées l'une vers l'autre de ces éléments doivent avoir des rayons le plus possible égaux. Dans le cas des aimants d'excitation qui ont un angle de recouvrement relativement faible par rapport à l'induit du moteur, cette condition peut être remplie avec une dépense encore supportable.Cependant, pour obtenir un flux d'induit amélioré qui procure un rendement plus élevé du moteur, on s'efforce par ailleurs d'avoir un grand angle de recouvrement. Toutefçis, lors de la fabrication d'aimants permanents d'excitation ayant un grand angle de recouvrement, il se présente une difficulté pour donner le rayon nécessaire à la surface enveloppe du corps magnétique dirigée vers la paroi interne de la culasse. En effet, lorsque l'angle de recouvrement augmente, le retrait qui se produit après le pressage et la variation de forme qui en résulte ne sont plus admissibles. On a donc déjà proposé de meuler les corps magnétiques terminés en fonction des conditions requises suivant une opération de travail supplémentaire et onéreuse. Suivant un autre procédé connu pour fabriquer des aimants permanents d'excitation ayant une section en forme de segment annulaire avec un grand angle de recouvrement, le corps magnétique est divisé en direction axiale après le pressage, de telle sorte que l'entrefer entre les éléments d'aimant et la culasse de retour de flux peut etre maintenu à une faible valeur. Pour que les parties d'aimant composées de divers éléments de pressage puissent être assemblées dans la culasse, la coupure de séparation est dirigée radialement de façon à constituer des faces latérales radiales. Les faces polaires situées à l'opposé l'une de l'autre des éléments d'aimant ont des surfaces de pressage tangentielles qui résultent de la constitution de l'outil de pressage prescrite en vue de la bonne étanchéité entre la partie supérieure de cet outil de pressage et sa partie inférieure. Jusqu'à présent, il n'a pas été possible de presser individuellement de tels éléments- d'aimant parce que les faces latérales radiales venant l'une sur l'autre après le montage de l'aimant dans la culasse de retour de flux- donnaient lieu à des difficultés en ce qui concerne l'étanchéité de l'outil. L'invention a pour but la fabrication d'éléments d'aimants à faces latérales radiales dans un outil de pressage en respectant les conditions d'étanchéité de l'outil. L'invention concerne à-cet effet un procédé du type ci-dessus caractérisé en ce quton presse chaque élément d'aimant dans une chambre de pressage, au moins l'une des faces latérales de l'élément d'aimant faisant un angle par rapport à la direction de pressage et étant formée par une surface de façonnage de l'outil de pressage, une saillie, moins haute dans la direction de pressage, étant formée par pressage sur la surface latérale inclinée sur la direction de pressage, cette saillie étant éliminée après l'opération de pressage. Au moyen de cette saillie, il est possible de rendre également étanches dans l'outil de pressage les faces latérales des aimants d'excitation parce que cette saillie peut être conformée en conséquence. Le besoin de matière pour cette saillie ne rentre pas en ligne de compte, d'autant plus que cette matière peut être préparée à nouveau pour due nouvelles ébauches après l'élimination de la saillie et peut donc être réutiliséeO Les faces latérales radiales peuvent être aussi bien les surfaces des éléments d'aimant venant l'une sur l'autre après le montage de l'un des aimants d'excitation que les deux surfaces situées à l'opposé l'une de l'autre et formant les faces polaires De préférence, la saillie s'étend, au moins approximativement, transversalement à la direction de pressage, et sur toute l'étendue axiale de l'élément d'aimant. De façon particulièrement simple, la saillie peut être éliminée par rupture après ltopé- ration de pressage Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, les deux éléments d'aimant sont pressés dans un outil de pressage et sont reliés l'un à l'autre par la saillie. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, il est prévu de fabriquer les deux éléments d'aimant en une opération de pressage de telle sorte que les faces latérales venant l'une sur l'autre après le montage se raccordent au moins partiellement l'une à l'autre. La saillie peut ainsi être complètement supprimée parce que autre élément d'aimant vient à sa place, de telle sorte que les faces radiales des deux éléments d'aimant sont disposées au milieu de outil où il ne se pose pas de problèmes d'étanchéité. Sur les faces polaires situées à l'opposé l'une de l'autre, on peut conserver la conformation usuelle des aimants avantageuse pour l'étanchéité. On obtient une constitution particulièrement simple de outil de pressage lorsque, suivant un autre mode de réalisation de l'invention, on prévoit que les surfaces de séparation venant l'une sur l'autre après le montage se raccordent l'une à l'autre le long de leurs arêtes longitudinales situées extérieurement en direction radiale. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on obtient les segments élémentaires avec une dépense minimale en ce que les segments élémentaires assemblés et pressés dans les deux chambres de pressage sont séparés l'un de l'autre par rupture suivant la zone de raccordement entre les deux surfaces de raccordement. Pour compléter encore le procédé conforme à l'invention, il est proposé de donner un sens magnétique aux segments élémentaires pendant l'opération de pressage. Il est en outre prévu que la direction de pressage s'étende en moyenne radialement aux segments élémentairesO On obtient ainsi une répartition régulière de la pression entre les deux éléments agglomérés parce que leur épaisseur est essentiellement constante si on la considère dans la direction de pressage Lors de la mise en direction magnétique des segments élémentaires dans l'outil, on obtient en même temps un effet directionnel qui est très voisin d'une magnétisation radiale avantageuse en ce qui concerne le flux d'induit et le rendement du moteur qui y est associé. Pour éviter d'avoir des surfaces de prise de pression supplémentaires devant coïncider avec les surfaces de prise de pression constamment nécessaires dans l'outil de pressage, il est prévu, suivant un autre mode de réalisation de l'invention que, lorsque l'outil est fermé, la pointe du coin relié à un élément d'outil se trouve à une certaine distance de autre élément d'outil. I1 est judicieux que les chambres de pressage soient disposées symétriquement par rapport à la direction de pressage. Pour diriger magnétiquement les segments élémentaires pendant le processus de pressage, outil de pressage est avantageusement réalisé en une matière magnétiquement conductrice Pour éviter une influence défavorable sur l'effet d'alignement magnétique désiré dans la zone des surfaces de façonnage déterminante pour la constitution des faces radiales, il est prévu suivant un autre mode de réalisation de l'invention que la partie correspondante de l'outil de pressage soit réalisée en une matière non magnétique. L'invention sera mieuxicomprise grâce à la description ci-après et aux dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - La figure 1 représente un outil de pressage nécessaire pour la mise en application du procédé conforme à l'invention; - La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un couple d'éléments d'aimant fabriqués avec l'outil ci-dessus; - La figure 3 représente un élément d'aimant fabriqué avec un autre outil;; - La figure 4 représente un aimant d'excitation en deux éléments fabriqué suivant le procédé conforme à l'invention et incorporé dans la culasse annulaire en fer de retour de flux d'un moteur à courant continuo Un outil de pressage 10 (figure 1) servant à la mise en application du procédé conforme à l'invention comporte une partie supérieurell et une partie inférieure 12. La partie supérieure 11 et la partie inférieure 12 de l'outil de pressage 10 sont constituées l'une par rapport à l'autre de manière à former deux chambres de pressage 13 et 14 Dans ces chambres, on presse des éléments moulés ou pressés 13a, 14a (figure 2) qui constituent les éléments d'un aimant permanent 15 ayant une section en forme de segment annulaire (figure 4). L'aimant permanent 15 est maintenu dans une culasse annulaire en fer de retour de flux 16 appartenant à un moteur à courant continu non représenté. Les éléments d'aimant 13a, 14a reposent l'un sur l'autre par des faces latérales radiales 17, 18. L'outil de pressage 10 est prévu pour que l'on ait une direction de pressage moyenne radiale (flèche A) par rapport à l'élément aggloméré 13a, 14a. Les deux chambres de pressage 13, 14 sont-alors constituées pour que la courbure 19, qui correspond au tracé de la paroi intérieure de la culasse en fer de retour de flux 16, soit réalisée par la partie inférieure 12. La courbure 20 des éléments agglomérés 13a, 14a qui, à l'état de montage, est dirigée vers l'induit du moteur est réalisée par une conformation correspondante de la partie supérieure 11. Les chambres de pressage 13, 14 sont disposées l'une à côté de l'autre, symétriquement par rapport à la direction de pressage A, de façon telle que les surfaces de façonnage 21, 22 réalisant les faces latérales 17, 18 des éléments agglomérés 13a, 14a sont voisines l'une de l'autres Les surfaces de façonnage 21, 22 s'étendent en faisant l'une avec l'autre un angle inférieur à 1800 et se raccordent à proximité des surfaces de base 23, 24 des chambres de pressage 13, 14, ces surfaces de base réalisant la courbure extérieure 19 des éléments agglomérés 13a, 14a Les surfaces de façonnage 21, 22 sont donc formées par une saillie en forme de coin 25 de la partie supérieure 11 Lorsque l'outil est en position fermée, la pointe du coin 25 se trouve à une certaine distance de la partie inférieure 12. Il en résulte que les deux chambres de pressage sont reliées par un conduit 26. Les zones extérieures des chambres de pressage 13, 14 situées à l'opposé l'une de l'autre sont constituées en fonction des conditions, par exemple posées par l'étanchéité de l'outil. En-d'autres termes, les parois extérieures 27 des chambres de pressage 13, 14 s'étendent dans la direction de pressage A et contre ces parois on a des surfaces- de pressage horizontales-28 de la partie supérieure 11. La figure 2 représente un couple d'éléments agglomérés 13a, 14a pressés dans cet outil. Les deux éléments agglomérés 13a, 14a sont reliés par unie ame 29 et les faces de séparation 17, 18 sont exactement dirigées vers les centres de courbure des éléments agglomérés individuels. Il en résulte que des éléments d'aimant 13a, 14a réalisés au cours d'opérations de pressages différentes peuvent aussi être raccordés l'un contre l'autre lors du montage des aimants 15 Les deux éléments agglomérés 13a, l4a, à l'état brut ou fritté, peuvent être séparés l'un de l'autre sans difficultés à l'emplacement de l'amincissement provoqué par le coin 25 de la partie supérieure 11 de l'outil. Cependant, les surfaces de rupture correspondantes 30, rapportées à la grandeur des faces latérales radiales 17, 18 reposant l'une sur l'autre après le montage de l'aimant 15, sont si petites qu'elles n'affectent pas défavorablement la puissance du moteur. Pour que l'action directionnelle ne puisse pas être influencée défavorablement au voisinage des faces latérales lorsque les éléments agglomérés sont mis en direction magnétiquement dans l'outil de pressage réalisé en matière magnétiquement conductrice, le coin 25 formé par les surfaces de façonnage 21, 22 est réalisé en une matière magnétiquement non conductrice. Au moyen du -procédé conforme à l'invention, il est donc possible de fabriquer les éléments agglomérés de façon particulièrement économique. On obtient en outre que l'entrefer entre la culasse en fer de retour de flux 16 et l'aimant permanent 15 peut être maintenu à une faible valeur bien que cet aimant permanent, composé d'éléments d'aimant, présente un grand angle de recouvrement. En outre, l'outil de pressage peut être constitué de façon à garantir une bonne étanchéité et on peut donner aux zones extérieures des éléments agglomérés une forme peu sensible aux endomma gements. Cependant, on peut aussi envisager que chaque élément d'aimant (figure 3, représentation en trait plein) soit fabriqué dans un outil de pressage constitué en conséquence et dont la chambre de pressage corresponde essentiellement à la chambre de pressage 14 (figure 1). Dans cet outil de pressage, on doit cependant prévoir, au lieu du conduit, un évidement dans lequel une saillie 126 peut être pressée sur l'élément d'aimant114a. La saillie 126 est de hauteur réduite dans la direction de pressage A; elle stétend de façon transversale, ou à peu près, à la direction de pressage et sur toute l'étendue axiale de l'élément d'aimant Cet évidement peut avoir une forme telle que la surface de façonnage servant à réaliser la face latérale radiale 117 de l'élément d'aimant 114a, surface difficile à rendre étanche dans l'outil et faisant un angle avec la direction de pressage, soit dirigée-de façon à tenir compte des conditions d'étanchéité de l'outil-de façonnage. L'élément d'aimant pressé 114a comporte donc une saillie 126 sur la face latérale 117, cette saillie ayant toute l'étendue axiale de l'élément d'aimant. Cette saillie est séparée de l'élément d'aimant par rupture après l'opération de pressage. Il en résulte une surface de rupture correspon dan à peu près aux surfaces de rupture 30 (figure 4). De plus, il est également possible de presser un élément d'aimant 113a (représenté en traits interrompus sur la figure 3) et l'élément d'aimant 114a représenté en traits pleins sur la figure 3, de façon telle qu'ils soient reliés par la saillie 126 correspondant à l'ame 29 de la forme de réalisation suivant la figure 2. Après le pressage, les deux éléments d'aimant 113a, 114a sont séparés l'un de l'autre par rupture dans la zone de la saillie 126 et débarrassés des résidus de la saillie. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention R E V E; N D I C A T I O N S 10) Procédé de fabrication d'aimants permanents pour machines électriques, notamment petits moteurs à courant continu, ces aimants étant constitués par deux éléments ayant une section en forme de segm-ent annulaire, au moins approximativement2 des faces latérales radiales des éléments d'aimant venant en contact l'une sur l'autre, procédé caractérisé en ce qu'on presse chaque élément d'aimant (13a, 14a; 113a, 114a) dans une chambre de pression, au moins l'une des faces latérales (17, 18; 117) de l'élément d'aimant (13a, 14a; 113a, 114a) faisant un angle par rapport à la direction de pressage (A) et étant formée par une surface de façonnage (21, 22) de l'outil de pressage (10), une saillie (29, 126), de faible dimension dans la direction de-pressage (A), étant formée par pressage sur la face latérale (17, 18; 117) inclinée sur la direction de pressage (A), cette saillie étant éliminée après l'opération de pressage. 20) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la face latérale ra diale (17) de l'un (13a) des éléments d'aimant, qui repose après le montage sur une face latérale (18) de l'autre élément d'aimant (14a), fait un angle avec la direction de pressage (A). 3D) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la saillie (29, 126) s'étend, au moins approximativement, transversalement à la direction de pressage (A) et sur toute l'étendue axiale de l'élément d'aimants 40) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on élimine la saillie (29, 126) par rupture après l'opération de pressage. 50) Procédé suivant lune quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on presse les deux éléments d'aimant (13a, 14a; 113a, 114a) dans un outil de pressage (10), ces deux éléments étant reliés par la saillie (29, 126) 60) Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'on fabrique les deux éléments d'aimant (13a, 14a; 113a, 114a) en une opération de pressage, les faces latérales (17, 18; 117) qui reposent l'une sur l'autre après le montage se raccordant au moins partiellement l'une à l'autre. 70) Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les faces latérales (17, 18) qui reposent l'une sur l'autre après le montage se raccordent l'une à l'autre suivant leurs bords longitudinaux se trouvant à l'extérieur en direction radiale. 80) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'on sépare l'un de l'autre les éléments d'aimant (13a, 14a) assemblés et pressés dans les deux chambres de pressage (13, 14) par rupture dans la zone de raccordement entre les deux faces latérales (17, 18)o 90) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on dirige magnétiquement les éléments d'aimant (13a, 14a) pendant l'opération de pressage0 100) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la direction de pressage (A) s'étend, en moyenne, radialement aux éléments d'aimant (13a, 14a)0 110) Dispositif pour la mise en application du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les surfaces de façonnage (21, 22) réalisant les faces latérales (17, 18) forment un coin (25). 120) Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que, lorsque l'outil (10) est fermé, la pointe du coin (25) assemblé avec une partie (11) de l'outil se trouve à une certaine distance de l'autre partie (12) de l'outil. 130) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que les deux chambres de pressage (13, 14) sont disposéessymé- triquement par rapport à la direction de pressage (A). 140) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que l'outil de pressage (10) est réalisé en une matière magnéto quement conductrice. 15 ) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications Il à 14, caractérisé en ce que le coin (25) formant les surfaces de façonnage (21, 22) de l'outil de pressage (10) est en une matière magnétiquement non conductrice. 16 ) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 11 à 15, caractérisé én ce que les courbures concaves destinées à former les surfaces enveloppes des éléments d'aimant (13a, 14a) reposant sur la culasse en fer de retour de flux sont prévues dans la partie inférieure du moule (12).