Brevet FR2233740A1 — publié le 19750110

La présente invention concerne un procédé de rénlisa- tion d'un induit de moteur à hystérésis, et plus particulièrement de la partie périphérique annulaire du rotor qui en constitue la partie active. Elle concerne également les induits ainsi réalisés par ce procédé, et les moteurs à hystérésis utilisant de tels induits-s Les moteurs à hystérésis, dont le principe de fonctionne- ment est connu depuis longtemps, ne se sont cependant développés industriellement qu'tassez récemment, et leur emploi est maintenant courant dans des appareils électro-ménagers ou des moteurs de programmateurs.Dans sa structure, le moteur à hystérésis ressent ble au moteur asynchrone, avec comme lui un stator en tble électrique où sont logées les encoches qui créent un champ magnétique tournant. Son rotor ne comporte aucun enroulement, mais un induit annulaire en un matériau magnétique semi-rémanent, c'est à dire présentant un cycle d'hystérésis à branches distinctes. Dans ces conditions le moteur à hystérésis présente un couple important de démarrage, et le couple reste importait jusqu'au décrochage du synchronisme ; en outre le couple reprend si la vitesse tombe à nouveau en dessous du synchronisme. Pour obtenir le meilleur ionctionnement du moteur à hys térésis, il est nécessaire que le matériau semi-rémanent de l'in- duit possède un cycle d'hystérésis à allure rectangulaire, ce qui est générnleeent obtenu par un état de fort écrouissage du matériau.Les caractéristiques des aciers semi-rémanents à forte hystérésis font qu'il est difficile de les obtenir sous forme de tubes oui présenteraient un fort écrouissage par étirage, et qui présenteraient l'avantage de permettre d'obtenir les induits par simple découpage du tube On a donc été obligé jusqu'à présent de réaliser les induits à partir de ronds, ou par empilage d' anneaux découpés dans de la tôle. Dans le premier cas on ne eut obtenir qhun matériau à faible écrouissage et non feuilleté, et dans les deux cas l'usinage nécessaire pour aboutir à l'induit annulaire se traduit par des pertes de matière très importantes ; or ces aciers semi-rémanents sont des produits de coft élevé, La présente invention apporte une solution à ces problèmes, en permettant la réalisation d'induits annulaires pratiquement sans perte de métal, présentant un coefficient d1écrouis- sage très important et une structure feuilletée. Le procédé selon l'invention consiste à t - enrouler sur un mandrin une bande mince en matériau semirémanent fortement écroui, - procéder au traitement thermique approprié et au collage de l'anneau ainsi formée Selon une forme particulière de l'invention, on utilise une bande de largeur égale à celle de l'induit et ltenroulement est réalisé à plat. Selon une autre forme particulière de l'invention, on utilise une bande de largeur égale à l'épaisseur radiale de ltinduit, et l'enroulement est réalisé sur chant, éventuellement complété par une compression axiale de l'enroulement obtenu. L'invention va maintenant entre décrite arec plus de détails en se référant à deux modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemple et illustrés par les dessins annexés. La figure 1 représente un induit réalisé par enroulement à platv La-figure 2 est une coupe axiale de l'induit de la figure 1, complété par des flasques latéraux. La figure 3 représente un induit réalisé par enroulement sur chant La figure 4 est une coupe axiale de l'induit de la figure 3. Dans les deux exemples décrits, on se propose de réaliser un induit annulaire pour un moteur à hystérésis. Cet induit annulaire est destiné, selon la structure du moteur, à outre rapporté sur une âme en matériau magnétique doux consistant l'arbre du moteur, ou encore à être fixé d'une manière quelconque connue sur l'arbre de sortie de ce moteur à hystérésis. En se référant d'abord aux figures 1 et 2, on utilise par exemple une bande mince 1 de 0,5 mn environ obtenue par laminage à froid d'un acier semi-rémanent ; la bande présentera par exemple une largeur de 10 à 20 mm, ce qui est une dimension usuels le pour un induit de moteur à hystérésis courant. La bande est alors enroulée sous forte traction sur un mandrin 2 d'un diamètre extérieur de 30 mm environ jusqu'à obtention d'un anneau 3 de l'épaisseur désirée pour la construction du moteur. D'anneau ainsi constitué est ensuite soumis au traitement -hermique habituel pour la nuance de l'acier utilisés Enfin les spires de l'anneau enroulé sont solidarisées par collage obtenu par imprégnation sous vide.On obtient ainsi un anneau métallique dont toutes les par ties, aussi bien au centre qu'à la périphérie, sont constituées par un matériau présentant un fort coefficient d'écrouissage. Cet anneau pourrait dans certains cas être utilisé tel quel, mais il est généralement préférable de lui faire subir un usinage destiné à laitonner la précision mécanique désirée Cet usinage a en particulier pour effet de rattraper les petits défauts d'en- roulement qui auraient pu se produire dans la première phase de réalisation, et de faire disparattre le léger décalage appa- raSssant au début et à la fin de la bande. On aura pu noter que ce procédé de réalisation conduit à feuilleter 12 induit dans un sens inhabituel, mais pernet d'uti liser le matériau dans un état magnétique considérablement amé- lioré par 11écrouissage, et dans un état d'homogénéité et de fi brage qui améliore la tenue mécanique de l'anneau. Enfin les pertes de matière sont pratiquement réduites à zéro, puisqu'elles se limitent à l'enlèvement de défauts d'enroulement ou de quelques dixièmes drépaisseur pour obtenir une parfaite concentricité de l'anneau. La circulation du flux magnétique dans un tel induit peut être améliorée, pour compenser les entrefers multiples dans une direction radiale, en complètant l'induit par deux flasques 4, enfilés sur le mandrin de part et d'autre de l'anneau , et dont la largeur radiale est égale à l'épaisseur radiale de l'anneau. Bien entendu les flasques sont collés aux flancs des spires com me les spires de ltenroulement entre elles. En se référant maintenant aux figures 3 et 4, si les caractéristiques mécaniques et les dimensions de la bande, et en particulier le rapport de son épaisseur à sa largeur, le permet tent, o-n pourra aussi réaliser 11 enroulement de la bande 7 sur le mandrin 8 suivant une hélice, la bande étant cintrée sur chant. Une forte compression axiale de l'enroulement permettra d'éliminer les frisures qui auraient pu se former pendant l'enroulement de la, banae, Comme pour ltexemple précédent, les spires seront ensuite rendues / solidaires par par collage, et un usinage mécanique final donnera à l'anneau la précision désirée. On pourra noter que cette variante avec enroulement sur ehant présente les mimes avantages d'économie de matière que celle décrite aux figures 1 et 2, mais elle fait en outre dispa rature tous les entrefers parasites radiaux, et réduit les pertes par courants de roucault sous les cornes polaires diea entendu l'inveftion n'est pas strictement limitée aux modes de rcalisation qui viennent d'titre décrits à titre d'exemples, mais elle en couvre également les variantes qui n'en différeraient que par des détails ou par l'utilisation de moyens équivalents. IOkT IONS 10) Procédé de réal sation d'un induit annulaire destiné à constituer la partie périphérique active du rotor d'un moteur à hystérésis, caractérisé par le fait qu'il consiste a: - enrouler sur un mandrin une bande mince en matériau semi- rémanent fortement écroui, - procéder au traitement thermique approprié et au collage de l'anneau ainsi formée 20) Procédé selon revendication 1 caractérisé par le fait que l'on utilise une bande de largeur égale à celle de l'induit, l'enroulement étant réalisé sur plat, * 30) Procédé selon revendication 2, caractérisé par le fait que de chaque c8té de 11 anneau enroulé obtenu on applique un flasque annulaire de largeur radiale égale à lt épaisseur radiale de l'anneau enroulé. 40) Procédé selon revendication i, caractérisé par le fait que l'on utilise une bande de largeur égale à l'épaisseur radiale de l'induit, 1' enroulement étant réalisé sur chante 5 ) Procédé selon revendication 4, caractérisé par le fait qutil comporte une phase supplémentaire de compression axiale de l'enroulement obtenue 60) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une phase d'usinage finale donnant à l'anneau la précision mécanique désirée. 70) Induit annulaire destiné à constituer la partie périphérique active du rotor d'un moteur à bystérésis, caractérisé par le fait qu' il est constitué par un enroulement collé d'une bande mince en matériau semi-rémanent fortement écroui, puis traité thermiquement à ltétat enroulée 80) induit selon revendication 7, caractérisé par le fait que la bande mince, de largeur égale à celle de 11 induit, est enroulée sur plate 9 ) Induit selon revendication 8, caractérisé par le fait qut il comporte deux flasques annulaires de largeur radiale - égale à l'épaisseur radiale de l'anneau enroulée 100) Induit selon revendication 7, caractérisé pas le fait que la bande mince, de largeur égale à l'épaisseur radiale de 11 induit, est enroulée sur chant 110) Induit selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé par le fait qu'il a été ensuite usiné pour obtenir la précision mécanique demandée 120) moteur à hystérésis dont le rotor comporte une partie périphérique active, caractérisé par le fait que cette partie périphérique active est constituée par un induit annulaire selon l'une quelconque des revendications 7 à 11