Brevet FR2310009A1 — publié le 19761126

La présente invention concerne le domaine de l'électrotechnique, et plus précisément, la production d'enroule onts à barres rigides pour crachines électriques, constitués par des sections à une seule spire en barres conductrices rigides rectangulaires, ainsi que l'équipement technologique pour la fabrication dudit enroulement. les enrouler.ents à barres rigides pour machines électriques sont bien connus, on connaît par exemple l'enroulement d'induits de démarreur électrique d'autorobile, constitué par des sections à une seule spire en barres conductrices rectangulaires nues. Ces sections sont constituées par des parties rectilignes qui sont posées dans les encoches du rotor et disposées dans des plans différents, et des parties frontales formées par les bras. ra partie frontale de la section, située du côté opposé au collecteur, se présente sous fore d'un angle formé par le croisement de deux bras, où le passage de la partie inférieure de l'encoche à la partie supérieure se fait par pliage suivant la petite base du rectangle de la barre conductrice, et par pliage, avec formation d'une boucle, de chaque bras suivant la grande base du conducteur ; en conséquence, la surface du conducteur change de position par rapport au contour de la section, par exemple la surface extérieure devient intérieure. Toutefois les dimensions de la partie frontale d'un enroule.ent d'induit ainsi conçu sont excessives et les jeux entre les rangées sont insignifiants, surtout dans la partie frontale de l'enroulement au voisinage du noyau de l'induit. L'augmentation des dimensions de la rartie fron ale de l'enroulement du côté opposé au collecteur est due à l'existence de la boucle à l'endroit où un bras de la partie frontale de la section se transfcrre en l'autre, Cela conduit à l'accroissetent de l'encombrement de l'induit et à l'augmentation de la consommation de matériaux ; L'existence de jeux insignifiants entre les r ngées nécessite l'isolation des parties froetals de l'enroulement, ce qui conduit à une consommation supplémentaire de atriaux isolants et auggente la gain-d'oeuvre nécessaire à l'assemblage de l'induit. L'emploi d'une isolation entre rangées dans la partie frontale de l'enroulement rend plus difficile la mécanisation du procédé d'asseablage de l'enroulement de l'induit. Le procédé de fabrication d'une section ainsi conçue consiste en ce qui suit : une ébauche rectiligne de section rectangulaire et d'une longueur déterminée est pliée en premier lieu à sa partie médiane de 180 autour de la petite base du rectangle, formant ainsi une boucle à l'endroit du pliage ensuite, ayant fixé les tarties du conducteur qui doient prendre place dans l'encoche, on plie l'une d'elles autour d'une matrice, qui irrite l'axe de l'empilBge de l'induit, suivant un rayon égal à lu distance entre le centre de l'induit et la rangée que doit occuper l'enroulement, d'un angle qui correspond au pas de la section dans les encoches de l'induit. De cette façon, on forme les parties frontales et les parties posées dans les encoches des sections. Du fait que les parties frontales des sections sont forées dans l'espace, les bras de la partie frontale peuvent être tordus dans le plan de la petite base du conducteur par rapport à la tête de la section. Dans ce cas, l'endroit de cette torsion est différent dans les diverses sections, ce qui influence fortement le jeu entre les sections. Pendant la traction de la section, au moyen de tambour, d'un angle déterminé autour de l'axe qui coïncide avec l'axe lon itudinal de la section, il est difficile d'obtenir l'angle désiré de déploiement et la distance exacte entre les parties rectiflignes des sections, du fait que, par leur élasticité, les sections déformées tendent à revenir à leur position initiale.De ce fait, après la traction des sections d'un angle déterminé au moyen de tambours dont les diamètres sont égaux aux diamètres des sections dans les encoches du rotor, les sections changent l'angle de développe.ent à la suite de l'élasticité et la distance entre les parties à poser cans les encoches. I1 est difficile d'obtenir les pararnètres prescrits des sections en augrentant l'angle de développement et en dirinuant le diamètre du taçrbour autour duquel la section est déferrée, parce que le retrait élastique dépend en grande partie de la dureté du cuivre et de la section du conducteur (influence des tolérances sur les dim.ensions du conducteur). D'autre part, le changement de diamètre du tambour nécessite son remplacement, ce qui est difficile en cours d'opération. D'autre part, l'obtention d'un angle de développement déterminé de la section dépend de la largeur des encoches de la matrice. Du fait que, au cours de la déformation de la section d'un angle déterminé, ses parties rectilignes ont tendance à se replier en sens contraire dans les encoches de la matric.e d'une valeur égale au jeu entre le conducteur et les parois de la matrice, l'angle de déformation de la section est inférieure à l'angle prescrit.Pour éliminer ce jeu et conserver en même temps des conditions de pose facile du conducteur dans les encoches du tambour, on doit compliquer considérablement la conception de I'équiperent, Pour plier le conducteur d'un angle de 1800 autour de la petite base du rectangle et suivant un rayon ial à la moitié du jeu entre les rangées, on doit réaliser une déformation considérable du conducteur dans la tête de la section ; d'autre part, les modifications de-la structure du matériau de la section, engendrées lors d'une déformation de 1800 de la barre d'origine, ne permettent pas de garantir une forme et des dimensions stables de la section. Etant donné qu'au cours de la fabrication un grand nombre de sections présentent des défauts, ces sections sont mises au rebut puisque pour éliminer les défauts à la main en cas de production en grande série il est indispensable de dépenser un volume de main d'oeuvre sensiblement supérieur à celui nécessaire à la production automatique des sections nouvelles. Tous ces inconvénients rendent extrêmement difficile l'obtention de sections stables quant à leur forme et leurs dimensions. D'autre part, des sections de forme et de dimensions instables rendent très difficile la pose de l'enroulement dans les encoches de l'induit et surtout l'automatisation de ce processus. La présente invention a-pour but de résoudre le problème de l'obtention de sections à une seule spire pour enroulements à barres conductrices de machines électriques, lesdites sections étant de forme et de dimensions stables, tout en améliorant leur qualité et en économisant le matériau, et de créer l'équipement indispensable à l abrication de tells sections d'enrouler.ient. Ces problèmes sont résolus du fait que l'enroulement barres de la tachine électrique, composé de sections à une seule spire réalisées à partir d'un conducteur rectangulaire comprenant des parties parallèles à poser dans les encoches du rotor et une partie frontale, est caractérisé, selon l'invention, par le fait que la partie frontale de chaque section s'obtient par pliage du conducteur autour d'un axe parallèle à la grande base du rectangle, sans formation de boucle et en conservant la surface du conducteur dans le plan du contour de la section, tandis que les épaulements de la partie frontale s'obtiennent par pliages dans différentes directions dans le plan de la grande base du conducteur. f-a machine-outil automatique proposée pour la fabrication de sections à une seule spire en barres conductrices rectangulaires comporte un bâti, un mécanisme d'amenée du conducteur pour la formation d'une boucle de réserve, exécutant successiver-ent les opérations de pré8entation du conducteur au mécanisme de préparation du conducteur et au mécanisme d'avance pas à pas du conducteur qui mesure et tronçonne le conducteur et amène l'ébauche de la section au dispositif de façonnage de la section, et est caractérisée, selon l'invention, par le fait que le dispositif formant la section de l'enroulement est réalisé sous fore d'une matrice avec deux poinçons coopérant avec celle-ci et dont l'un est disposé perpendiculairement au plan de la matrice et agit, pendant son déplacement, sur la petite base de l'ébauche logée dans la matrice, en formant des plis de différentes directions des épaulements de la partie frontale de la section dans le plan de la grande base du conducteur, tandis que le second poinçon est disposé dans le plan de la matrice qui agit pendant son déplacement, sur le grand côté du rectangle du conducteur, et forme l'angle entre les bras de la partie frontale de la section ; de plus, le dispositif est pourvu d'un étrier immobile et la matrice est conçue avec possibilité de se mouvoir congointement avec le second poinçon dans une direction perpendiculaire à l'avance du conducteur, ladite matrice coopérant, au cours de ce mouvement, avec les surfaces actives de l'étrier pour former les parties de la section poséds dans les encoches. Ci-après, on donne une description détaillée d'un oe de réalisation de sections à une seule spire pour un enroulement à barres d'un rotor, conformément à l'invention, ainsi que d'un mode de réalisation d'une machine-outil automatique à fabriquer lesdites sections, suivant l'invention, avec références aux dessins annexés sur lesquels - la figure a représente une section à une seule spire l'un enroulement à barres pour machine électricue, suivant l'invention ; - la figure 2 représente le schéma de principe de la machin automatique de fabricationde sections en conforrité avec l'invention - les figures 3, 4, 5 et 6 représentent les positions relatives d'une ébauche de section de conducteur et du dispositif de fabrication au cours de diverses oporations. L"enroulement à barres d'une machine électrique, par exemple l'enroulement de l'induit d'un démarreur électrique d'automobile est constitué par un ensemble -e sections à un seul conducteur Chaque section 1 (figure i) est fabriquée à partir d'un conducteur nu à sectionrectangulaire et se compose d'une partie frontale 2 et de parties rectilignes 3 et 3' à poser dans les encoches. La partie frontale 2 de la section 1 est formée par flexion du conducteur autour d'un axe parallèle à la grande base du conducteur avec passage d'une partie 3 à poser dans l'encoche à l'autre partie 3' à poser dans l'cmcoche. Le passage d'une partie 3 à l'autre partie 3' est exécuté au moyen de pliages de directions diffêrefies des bras de la partie frontale 2 de la section 1 dans le plan de la grande base du conducteur. La position des surfaces du conducteur, ;3r exemple de la surface 4, pondant le déplacerent suivant le contour due la section 1, reste constante du fait ce 'absence de boucle dans la partie frontale 3 de la section 1. Grâce à la suppression de la bouche dans la tête des sections, la hauteur de la partie frontale est réduite, tandis que lus dex pliages des bras dans des directions différente, suivant la petite base du conducteur, augmentent le jeu entre les rangées de l'enroulement. La constance de la position des surfaces du conducteur par rapport au contour de la section permet de mettre en fore les divers éléments de la section dans des cavités closes d'une matrice et, en conséquence, d'obtenir une section de fore et de dimensions stables. L'obtention de sections d'enroulement à barres rigides, de forme et de dimensions stables, diminue fortement les rertes dues aux rebuts et crée des conditions favorables pour l'automatisation du procédé d'assemblage de cet enroulement à barres rigides avec le conducteur magnétique. De plus, au cours de la fabrication de la section, il est possible de changer la forme de la partie frontale de la section, ce qui crée des conditions favorables pour un geilleur emplacement et la fixation du bardage sur la partie frontale de l'enroulement. La section à barres rigides ainsi décrite peut être fabriquer automatique ent avec une machine-outil qui est décrite ci-après en même temps que le principe de son fonctionnement. La machine-outil automatique destinée à fabriquer les sections c. une seule spire pour enroulements à barres rigides comporte un @canisse d'amenée du conducteur, comportant un moteur électrique 5 (figure 2), un accouple-ent 6, un réducteur 7 et des galets d'amenée 8, qui assurent le déroulement du conducteur c à partir du rouleau 10. entre le rouleau 10 et les valets se trouve un dispositif stabilisant la dureté du caivre et composé de galets 11 disposés asymétriquement dans le plan de la petite base du conducteur . Le conducteur 9 passe entre les galets 11 en se courbant suivant sa petite base. Pour la corgIodité de lamorçage du conducteur , les galets 11 sont conçus avec possibilité du réglage. Après avoir passé par les galets d'amenée 8, le conducteur 9 parvient à un dispositif de redressage qui comporte deux séries de galets redresseurs 12 et 13. Les axes de rotation des gilets 12 sont disposés dans un plan horizontal tandis que ceux des.galets t3 sont verticaux. Les galets 12 et 13 sont disposés de manière qu'il soit possible de régler le jeu entre les galets. Entre les galets d'amenée 8 et les galets redresseurs 12 et 13, le conducteur forme une boucle de réserve, indispensable pour le réglage de l'alimentation du conducteur o. le valeur de cette boucle de réserve est réglée par un balancier 14 à l'une des extrémités duquel se trouve un galet coopérant avec le conducteur 9, tandis que l'autre extrémité porte une came coopérant avec des noicro-interrupteurs 15. Lorsque les galets 8 amènent le conducteur 9 la valeur de la boucle de réserve augmente régulièrement et I'extrémité du balancier 14 s'abaisse. L'autre extrénité du balancier 14, sur laquelle est fixée sa came, tourne et la cae agit sur le micro-interrupteur 15. Lorsque la valeur de la boucle de réserve dépasse une valeur admissible, le moteur électrique 5 est déclenche. La valeur de la boucle de réserve est déterminée par la longueur de l'ébauche de la section 1, ce qui est indispensable pour assurer l'amenée régulière, pas-à-pas du conducteur 9. Le mécanisme d'4menée pas-à-pas du conducteur 9 est constitué par un chariot 16 et un coulisseau 17 déplacé par-un vérin 18 dans un guidage ménagé dans le chariot 16. Le chariot 16 se déplace le long de tiges 19 et la valeur de son déplacement est déterminée par les butées 20. Sur le chariot t6 sont disposés deux galets excentriques 21 auxquels sont rigidement fixés deux leviers 22. Dans les secondes extrémités des leviers 22 sont taillés deux évidements dans lesquels s'engagent des chevilles 23 du coulisseau 17. Dans des rainures prévues dans le chariot 6 sont logés deux pistons 24 sollicités par des ressort. Ces pistons sont destinés à saisir le cenducteur 9 et sont entraînés en mouvement par les galets excentriques 21. Lors le v-rin 1E déplace le coulisseau 17, le chariot, râce à des freins (non roprésentés), reste dans sa position initiale. Pendant le déplacement du coulisseau C, les chevilles 23 se dérlacent dans les évidements des leviers 22 et font tourner d'un angle déterminé les galets 21 fixés aux leviers. A la suite de la rotation des galets excentriques 21, les pistons 24 à ressorts, reliés auxdits galets, se déplacent perpendiculairerent au déplacement du conducteur et le compriment. Une fois le conducteur 9 serré par les plongeurs 24, les chevilles 23 du coulisseau 17, en agissant sur les leviers 22 des galets excentriques 21, déplacent le chariot 16 jusqu'aux butées 20 en surmontant l'effet de freinage, et réalisent ainsi l'amenée du conducteur 9 d'un pas correspondant à la longueur de l'ébauche de la spire. Une fois le conducteur 9 déplacé d'un pas donné, le chariot 16 revient en position initiale et le coulisseau 17 se déplace dans les guides du chariot 16 en sens inverse. Les chevilles 23 du coulisseau 17 agissent sur les leviers 22 et les font tourner. Les pistons 24, sous l'action de leurs ressorts, reviennent à leur position initiale et libèrent le conducteur 9 qui est maintenu dans l'encoche 25 en forme de coin au moyen du galet 26 à ressort. Lors de l'avance du conducteur 9 atun pas déterminé, celui-ci est déplacé dans les guides 27 jusqu'à la butée 28. Le mécanisme de coupe comporte un poinçon 29 en forme de Z et une matrice 30 de force conjurée. Le poinçon 29 est fixé à la tige d'un vérin 31. Pendant la coupe de l'ébauche d'une longueur déteninee du conducteur, il se forme deux chanfreins aux extrémités de la section t dans deux plans. L'obtention des chanfreins dans le plan de la grande base du conducteur 9 est assurée par la forme en Z des arêtes tranchantes du poinçon 29 et de la matrice 30. les chanfreins dans le plan de la petite base du conducteur 9 sont obtenus par affûtage des arêtes tranchantes du poinçon sous un angle par rapport à la surface de la grande base du conducteur. Au cours de la coupe du conducteur, on obtient en même temps les chanfreins à une extrérité d'une section et à autre extrémité de la section suivante. Le dispositif de façonnage de la section z de l'enroulement à barres rigides comporte une matrice 32 pourvue d'une rainure 33, dont la forme correspond à celle de la section 1, et de poinçons dont l'un, le poinçon 34 est disposé dans un plan perpendiculaire à celui de la matrice 32, tandis qu l'autre poinçon 35 est disposé dans le plan de la matrice 32 et se déplace suivant le même axe que cette dernière. Le dispositif comporte en outre un étrier immobile 76 monté au-dessus de la surface de la matrice 32. Après la coupe, l'ébauche de longueur vculue est place sur son arête dans les guides 27 disposés des deux côtés du dispositif de façonnage de la section suivant l'axe de dérlacement du conducteur 9. Ensuite le poinçon 34 disposé dans un plan perpendiculaire à celui de la matrice 32 agit sur la petite base du conducteur disposé dans la matrice 32 (figures 2 et 3), en formant ainsi des pliages de directions différentes des bras de la partie frontale 2 dans le plan de la grande ase du conducteur 9. Les extrémités du conducteur se relèvent et sorte des grides 27. Une fois le poinçon 34 raments dans sa position initiale, le poinçon 35 (figure 4) disposé dans le plan de la ratrice agit sur la grande base du conducteur 9 et forme l'angle entre les bras de la partie rontale 2 de la section 1 nitre le poinçon 35 et la matrice 32 est disposé l'étrier irobile ;6 (figure 5). Pendant le déplacement con@oint du poinçon 35 (figure 6) et de la matrice 32 perpendiculairement à la direction d'amenée du conducteur sous l'étrier 36, les surfaces actives 37 de l'étrier 36 coopèrent avec Te conducteur et faconnent les parties droites de la section destines à etre posée dans les encoches 3 et 3'. pendant le façonnage de la section, tous les éléments de cette dernière se trouvent placés dans la rainure 33 de la matrice 32. Ta matrice mobile 32 se déplace et vient buter contre la matrice immobile 3F qui favorise un faconnage de plus haute qualité de l'angle entre les bras de la rartie frontale 2 de la section 1. Dans la matrice inrobile 38 est fixé un crochet non représenté) pour l'enlèvement de la section 1 finie. Lorsque la matrice mobile 32 r vient en position de départ, le crochet smisit la section 1 par sa partie frontale et la jette dans un chenal (non repr-senté). Lorsque le conducteur C du rouleau 10 est puisé, la machine s'arrête autmatique ent. La machine peut être à commande peneumatique, hydraulique, électro-mécanisue ou à commande combinée. Grce à la suppression de la bouche en toute de la partie frontale de la section, la hauteur de la partie frontale est diminuée et sa fabrication est simplifiée.La diminution de la hauteur de la rartie frontale de la section d'une valeur correspondant à la dimension de la tête permet d'économiser le matériau et d'élever la qualité au produit fini, tcutes les autres conditions étant égales. Le dispositif de stabilisation de la dureté du cuivre et le pliage forcé de toutes les parties de la section dans les cavités closes du dispositif de façonnage des sections pellet d'obtenir des sections d'une haute qualité et, en définitive, de mécaniser l'assemblage des sections à conducteur magnétique. Une économie de matériau est obtenue églament grâce à la réduction des rebuts pondant la fabrication des sections et pendant leur assemblage dans l'induit. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Un particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi cue leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son asrrit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications Gui suivent. REVENDICATION s 1. Enroulement à barres rigides pour machines éleoriques, du type constitué par des sections à une seule sbire réaliées à partir d'un conducteur rectangulaire, chaque spire comprenant une partie frontale et une partie posée dans des encoches, caractérisé en ce que la partie frontale de chaque section est formée par pliage du conducteur autour d'un axe parallèle à la grande base du conducteur, sans formation d'une boucle et en conservant la position des surfaces du conducteur par rapport au contour de la section, tandis que les bras de la partie frontale présentent des pliages de directions différentes dans le plan de la grande base du conducteur. 2sMachine-outil automatique pour la fabrication de sections à une seule spire d'un enroulement à barres rigides réalisé à partir de conducteurs de section rectangulaire, conformément à la revendication 1, du type comportant un bâti, un mécanisme amenant le conducteur pour former une boucle de réserve et réalisant l'amenée discontinue du conducteur à un mécanisme de redressage et à un mécanise amenant le conducteur pas à pas et réalisant la mesure d'une ébauche et l'amenée de ladite ébauche à un dispositif de façonnage de la section de l'enroulement à barres rigides, caractérisé en ce que le dispositif de façonnage de la section de l'enroulement à barres rigides comporte une matrice avec une rainure dont la forme correspond à celle de la section, de s poinçons dont l'un est disposé dans un plan perpendiculaire au plan de la matrice et coopère, pendant son déplacement, avec la petite base du conducteur posé dans la matrice, en formant des pliages de directions différentes des bras de la partie frontale dans le plan de la grande base du conducteur, tandis que l'autre poinçon est disposé dans le plan de la matrice et, par son déplacement coaxial conjointement avec la matrice, agit sur la grande base du conducteur et forme l'angle entre les bras de la partie frontale de la section, et comporte égalerent un étrier immobile disposé au-dessus de la matrice de telle façon que lorsque le poinçon se déplace conjointement avec la matrice dans la direction perpendiculaire à la direction d'amenée du conducteur, les surfaces actives de l'étrier, en agissant sur le conducteur, forment les parties de la section posées dans les encoches.