Brevet FR2317026A1 — publié le 19770204

L'invention concerneun procédé et un appareil de production de tales perforées destinées à des dispositifs électromagnéiques. Certains dispositifs électromagnétiques tels que les synchromachines comportent des rotors et des stators constitués d'empilages de tries perforées. Chaque ttle se présente sous la forme dtun anneau, par exemple en acier, sur le pourtour duquel sont réalisées des ouvertures entre lés bords intérieur et extérieur. Les ouvertures de toutes les tales d'un empilage sont alignées les unes sur les autres pour permettre le passage d'enroulements électriques. Chaque ouverture aboutit au bord extérieur ou intérieur de la tEle par une fente étroite d'entrée permettant ltintroddetlon du fil de l'enroulement dans cette ouverture.Dans le bas de tO- les perforées destinées à des synchromachines, cette fente d'entrée doit Autre positionnée avec précision par rapport aux autres et par rapport au bord intérieur, de manière que le fonctionnement des synchromachines soit précis et sar, Les tales ajourées pour dispositifs électromagnéti- ques sont généralement perforées dans une feuille de métal à l'aide dtun outil à plusieurs poinçons, de manière que les ouvertures destinées au passage des enroulements et les fen tes dtentrée soient réalisées en une seule opération. L'ou- til est généralement produit par usinage dtun nombre convenable de poinçons séparés, mis chacun à la forme d'une ouverture et de sa fente d'entrée, puis par assemblage de ces poinçons à la distance souhaitée les uns des autres (avec un poinçon destiné à réaliser simultanément l'ouverture centrale) . Un tel outil de 3poinçonnage ne donne pas satisfaction, car il est constitué de nombreuses pièces séparées devant respecter chacune des tolérances dimensionnelles qui- affectent également ltoutit complexe et qui risquent de s'accumuler et de limiter ainsi la précision des dimensions de l'outil. De plus, il est apparu que les poinçons associés à chaque ouverture et chaque fente d'entrée étant séparés et de section droite relativement fai ble, ils tendent à fléchir lors du poinçonnage et à diminuer ainsi la précision de la position des fentes d'entrée. Cependant, le profil extérieur de la tBle est si complexe qu'il rend difficile et conteuse la réalisation d'un outil de poinçonnage en une seule pièce de métal. Ltinvention concerne un procédé de production et un appareil de poinçonnage éliminant ou au moins réduisant sensiblement les difficultés indiquées ci-dessus. Ltinvention concerne donc un procédé de production d'une t81e perforée destinée à un dispositif électromagnétique, dans laquelle les fentes d'entrée (avec, dans des circonstances normales, l'ouverture centrale) sont réalisées au cours d'une première opération de poinçonnage, alors que les ouvertures destinées au passage des enroulements sont réalisées au cours d'une autre opération de poinçonnage. Ces dernières ouvertures peuvent être réalisées avant ou après les fentes d'entrée. La séparation entre le poinçonnage des fentes d'entrée et celui des ouvertures destinées aux enroulements permet la mise en oeuvre outils de poinçonnage simples. En particulier, la forme demandée pour le poinçonnage des fentes d'entrée peut tre obtenue à bon marché a l'aide d'un outil de poinçonnage réalisé d'une seule pièce métallique et, dans certains cas, cet outil peut autre associé à un poinçon destiné à réaliser ltouverture centrale.L'outil de poinçonnage peut Autre aisément produit dans des tolérances permettant diobtenir la précision souhaitée pour la disposition des fentes d'entrée. L'outil étant réalisé d'une seule pièce, il présente une bonne résistance à la flexion e-t permet d'obtenir la précision souhaitée lors du poinçonnage. Ltinvention concerneégalement un appareil de poin çonnage destiné à la production de tales perforées pour dispositifs électromagnétiques. Cet appareil comporte deux outils espacés de poinçonnage, destinés respectivement à la réalisation des fentes d'entrée (avec, dans des circonstances normales, l'ouverture centrale) au cours d'une première opération, et à la réalisation des ouvertures destinées aux cnroule..lents lors d'une autre opération. Appareil peut comporter un troisième outil de poinçonnage destiné à découper les tales dans une feuille de métal Jans laquelle les ouvertures et les foutes ont été préalablement réalisées par poinçonnage. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure I est une vue en plan d'une tole de rotor de synchromachine obtenue par le procédé selon ltinvention la figure 2 est une coupe axiale de Appareil de poinçonnage selon l'invention, destiné à la production de la tEle de la figure 1 la figure 3 est une vue en plan de ltensemble de poinçonnage de l'appareil de la figure 2 ;; la figure 4 est une vue en plan de ltensemble des matrices de l'appareil de la figure 2 la figure 5 est une vue en plan d'une GI réali sée par le procédé de l'invention et destinée à un stator de synchromachine ; la figure 6 est une coupe axiale de appareil de poinçonnage destiné à la production de la tle de la figure 5 la figure 7 est une vue partielle en plan de lten- semble de poinçonnage de l'appareil de la figure 6 la figure 8 est une vue partielle en plan de liensemble des matrices de l'appareil de la figure 6 ; la figure 9 est une coupe axiale partielle, à échelle agrandie, d'une variante de poinçon de l'appareil de la figure 6 ; et la figure 10 est une vue partielle en plan du poin son de la figure 9. Comme représenté sur la figure 1, chaque tôle du rotor d'une synchromachine présente une ouverture centrale il destinée à recevoir l'arbre de la synchromachine, et elle présente douze ouvertures séparées et équidistantes 12, répar ties autour de ltouverture cetrale 11 et destinées zu passage des enroulements du rotor. Chaque ouverture 12 aboutit par une fente 13 d'entrée au. bord extérieur 14 de la tolu. Le rotor est constitué d'un certain nombre de ces t81es empilées sur l'arbre, de manière que leurs ouvertures 12 soient alignées les unes sur les autres.Des enroulements de fil conducteur du courant électrique sont introduits dans ces ou ouvertures 12 par les fentes 13. Lorsque lc synchromachine est utilisée, ces enroulements sont excités de manière à induire un flux magnétique dans des pièces polaires 15 cornL,rises entre les fentes 13 d'entrée. La position et les dimensions des pièces polaires 15 dépendent des fentes 13 d'entrée et doivent notre uniformes, avec un haut degré de précision, pour que la synchromachine réalise la relation souhaitée entre l'angle de rotation de l'arbre et les signaux d'entrée ou de sortie. Les dimensions des tales et du rotor complet sont générllemellt précisées par iapport au bord 16 de l'ouverture centrale 11, de sorte que les positions relatives de ce bord 16 et des fentes 13 d'entrée, en particulier, doivent tre établies avec précision pour que la synchromachine fonctionne convenablement et de manière sQré. La tEle représentée sur la figure 1 est réalisée dans une feuille d'acier de 0,175 nim dtépaisseur. Classiquement, l'ouverture centrale 11, les ouvertures 12 des enrouliements et les fentes 13 d'entrée sont réalisées par poinçonnage simultané. Comme représenté sur la figure 1, la forme complexe de chaque ouverture 12 et de sa fente 13 d'entrée interdit toute réalisation d'une seule pièce de outil de poinçonnage.Par conséquent, les procédés antérieurs consistaient à réaliser douze poinçons séparés présentant chacun la forme d'une ouverture 12 et de sa fente 13 d'entrée, et fixés les uns aux autres et avec un poinçon circulaire, destiné à la réalisation de l'ouverture centrale 11, pour constituer un outil complexe de poinonnage. La précision des dimensions des t8les produites dépendait alors d'un assemblage très soi gué de l'outil et du maintien des poinçons dans leur disposition initiale. De plus, en cours d'utilisation, les poinçons étaient entourés d'une plaque d'éjection qui repoussait la tOle de ltoutil après chaque opération de poinçonnage.La longueur de ces poinçons par rapport à leur largeur devait donc être importante et, par conséquent, ils manquaient de rigidité dans. la direction longitudinale. Lors de la perforation de ta feuille d'acier, ces poinçons tendaient donc á fléchir et à introduire un manque de précision imprévisible dans la position des fentes 13 d'entrée. Par contre, selon le procédé de l'invention, le poinçonnage des ouvertures 12 des enroulements ne s'effectue pas en même temps que celui de ltouverture centrale Il et des fentes 13 d'entrée. il est ainsi possible d'utiliser un outil de poinçonnage ne comportant des testes de coupe que pour itouverture centrale 11 et les fentes 13 d'entrée, Ces dernières étant de forme rectangulaire et simple, cet outil de poinçonnage peut aisément être réalisé d'une seule pièce. Dans certains cas, le mssme outil peut Etre réalisé d'une seule pièce avec une tette de coupe destinée à la réalisation de l'ouverture centrale 11. La précision dimensionnelle demandée est aisément atteinte lors de l'usinage de l'outil de poinçonnage et, ce dernier tétant réalisé que d'une seule pièce ou, au plus, de deux pièces reliées rigidement, cette précision n'est pas affectée par des mouvements relatifs des tettes de coupe. Il suffit que ces dernières fassent saillie sur une.faible distance du corps de l'outil, de sorte-qutelles sort plus rigides que les testes de coupe des poinçons d'un outil complexe et que, par conséquent, aucune flexion n'apparaît lors du poinçonnage. Le procédé de poinçonnage de tales selon ltinven- tion et l'appareil destiné à sa mise en oeuvre seront décrits plus en détail en regard des figures 2 à 4. Comme représenté sur la figure 2, appareil de poinçonnage comprend un support 2i de poinçon monté classique ment sur un support 22 de matrice de manière à pouvoir coulisser vers le bas sur des colonnes 23 s'élevant du support 22. Le support 28 porte trois outils 24, 25 et 26 de poinçonnage (figure 3) qui lui sont fixés à l'aide d'une plaque 27 de bridage et qui sont entourés d'une plaque classique 28 d'éjection. Le support 22 porté une matrice multiple 29 comporte tant des plaques épaulées~ et parallèles 30 de guidage et des pattes 31 destinées à maintenir la bande d'acier dans laquelle les telles sont découpées sur la matrice 29. L'outil 24 de poinçonnage (figure 3) est destiné à la réalisation des ouvertures 12 dtenroulemellt et comporte douze poinçons circulaires séparés. Outil 25 de poinçonnage comporte un noyau 32 destiné à.la réalisation de jtouverture centrale 11 et emmanché à force dans une bague 33 qui porte des têtes 34 de coupe destinées au poinçonnage des fentes 13 d!entrée. Les têtes 34 de coupe ne dépassent que -sur une- faible distance dé l'extré- mité libre de la bague 33, comme représenté sur la figure 2, de manière qu'elles présentent une grande résistance aux forces tendant à les déformer, bien que leur section droite soif faible. L'outil 26 de poinçonnage (figure 3), constitué d'un cylindre plein, est destiné à séparer la telle de la partie restante de la bande d'acier, et il comporte, à son extrémité libre, un poinçon pilote 35 de diamètre légèrement inférieur à celui du noyau 32 de l'outil 25. Deux poinçons espacés 36, voisins de l'outil 24 de poinçonnage, sont destinés à réaliser, dans la bande d'acier, des trous d'alignement destinés à recevoir-ensuite des poin çons pilotes 37 et 38 voisins des outils 25 et 26, respectivement. Ces poinçons 37 et 38 font saillie de la face de la plaque 28 d'éjection, contrairement aux outils 24 à 26 et aux poinçons 36. La matrice 31 (figure 4) comprend un premier groupe d'ouvertures 39 destinées à recevoir l'outil 24 de poinçonna ge, un second groupe d'ouvertures 40 (réalisées par étincelage) et destinées à recevoir l'outil 25, et une ouverture unique 41 de grande dimension destinée à recevoir outil 26. De plus, des paires d'ouvertures 42, 43 et 44 sont destinées à recevoir les poinçons 36 et les poinçons pilotes 37 et-38, respectivement. Appareil de poinçornilge représenté sur la figure 2 peut être monté sur toute presse classique munie d'un dispositif d'avance de la bande de matière à poinçonner. Cette bande est introduite sous les épaulements des plaques 30 de guidage et sous l'outil 24 de poinçonnage. La presse est ensuite mise en oeuvre de manière que le support 21 descende et amène en contact la plaque 28 déjection avec la bande d'acier pour la maintenir en position. Les outils 24 à 26 de poinçonnage et les poinçons 36 sont ensuite poussés vers le bas par rapport à la plaque 28, de manière que l'outil 24 et les poinçons 36 percent la bande et y réalisent les ouvertures 12 d'enroulements et les trous d'alignement.Lors de la course de retour de la presse, la plaque 28 éjection repos se la bande d'acier vers le bas pour la séparer convenablement de l'outil 24 et des poinçons 36.. La bande d'acier est avancée de manière que son tronçon venant drEtre poinçonné se place sous outil 25. La presse est ensuite remise en marche. Les poinçons 37 de pilotage pénètrent dans les trous d'alignement pour positionner la bande avec précision, puis outil 25 de poinçonnage réalise l'ouverture centrale 11 et les fentes 13 d'entrée. Simultanément, les ouvertures 12 d'enroulement d'une deuxième tale et un autre groupe de trous d'alignement sont poin çonnés dans le tronçon voisin de la bande d'acier. Après que la bande a été de nouveau avancée, la presse est remise en oeuvre et les trois outils 24 à 26 de poin-çonnage percent la bande pour respectivement découper la première tale de cette bande, réaliser l'ouverture centrale 11 et les fentes 13 d'entrée de la deuxième talez et réaliser les ouvertures 12 d'une troisième tale. Le poinçon pi lote 35 de 1 1outil 26 pénètre dans ltouverture centrale Il précédemmellt réalisée de manière à assurer ltaliglzemellt lors du découpage de la tôle associée.Lors de la course de retour de la presse, des axes 45 et 46, montes dans les outils 25 et 26 de poinçonnage et soumis à la force de ressorts, s'associent à la plaque 28 d'éjection pour dégagèr les outils 24 à 26 de la bande d'acier. Bien que outil 25 de poinçonnage soit dans ce cas constitué de deux parties 32 et 33, chacune de ces parties est suffisamment robuste pour résister à toute déformation et le noyau 32 peut autre positionné avec précision et fixé dans la bague 33 sans grande difficulté. Il apparat donc quten séparant les opérations de poinçonnage des fentes 13 d'entrée et des ouvertures 12 destinées aux enroulements, la précision exigée pour la position des fentes 13 d'entrée peut autre atteinte aisément et de manière répétée. L'ouverture centrale 11 étant réalisée avec les fentes 13 d'entrée, la précision exigée pour la position de ces dernières par rapport au bord intérieur 16 de la tssle est également assurée. ta figure 5 représente une tole destinée à un stator de synchromachine, et les'figures 6, 7 et 8 représentent l'appareil de poinçonnage correspondant et les ensembles à poinçons et matrices associés. Les éléments communs aux formes de réalisation représentées sur les figures 1 à 4 et sur les figures 5 à 8 portentles mimes références numériques, ces références étant de l'ordre des centaines sur les figures 5 à 8e Il apparatt que la différence principale entre une le de stator et une t81e de rotor est que les fentes 113 d'entrée de la première aboutissent au bord intérieur 116 plu tôt qu'au bord extérieur 114 et.qu'elles communiquent donc avec l'ouverture centrale 111.Par conséquent, ltoutii 125 de poinçonnagedes tales de stator est réalisé dtune seule pièce et se présente sous la forme d'un arbre cannelé, comme représenté sur les figures 6 et 7. L toute 134 de coupe pour chaque fente 113 d'entrée est réalisée à l'extrémité d'une cannelure et, par conséquent, la précision de la position des fentes 113 ne dépend que de la précision de l'usinage de ces cannelures.Le pied de ces dernières constitue le bord intérieur 116 de la tale, de sorte que la précision du positionnement des fentes 113 d'entrée par rapport au bord intérieur 116 dépend également et uniquement de la précision de l'usinage. Hormis ce qui concerne l'outil 125 de poinçonnage, la réalisation et le fonctionnement de l'appareil de poinçonnage des tales de stator sont analogues à ceux de l'appareil de poinçonnage des tales de rotor. L'outil 125 de poinçonnage représenté sur les figures 6 et 7 peut être remplacé par la variante représentée sur les figures 9 et 10. Comme représenté sur îa figure 9, cette forme de réalisation de l'outil comprend un noyau 147 destiné au poin çonnage de l'ouverture centrale 111 des tales de stator. Ce noyau 147 est emmanché à force dans un manchon 148 comportant des cannelures 149 qui présentent chacune une tette 150 de coupe destinée au poinçonnage de l'une des fentes 113 d'entrée. Le noyau 147 comporte un rebord circulaire 151 logé dans un évidement correspondant 152 du manchon 148.. Un boulon 153 traverse une plaque 154 d'appui, mOntée entre le support 121 de l'outil et une plaque 127 de bridage, et tend à maintenir le noyau 147 contre la plaque 154 d'appui, Le manchon 148 est ainsi fixé entre le rebord 151 du noyau 147 et la plaque 154 d'appui. Une plaque 155 à ergot maintient le manchon 148 dans une position angulaire prédéterminée par rapport à la plaque 127 de bridage. Dans cette forme de réalisation, le diamètre de l'ouverture centrale 111 de la tale de stator dépend du diamètre du rebord 151 du noyau 147. Par conséquent, la dimension radiale des cannelures 149 n'est pas critique et il suffit de les reeffier afin que leur pied 156 soit en retrait du cercle formé par le rebord 151 (figure 10j. Dans le cas de outil 125 de poinçonnage représenté sur les figures 6 et 7, les angles des fentes 113 d'entrée sont réalisés lors du poinçonnage par les crues et les pieds des cannelures. Par conséquent, ltacuité de ces angles dépend du profil de la meule de rectification utilisée pour ltusinage des cannelures.Cependant, dans la forme dé réalisation représentée sur les figures 9 et 10, les angles des fentes 13 d'entrée sont délimités par les cOtés-des cannelures 1.49 et la circonférence du rebord 151, c'est-à-dire par l'intersection de surfaces usinées séparément. par consékuent, cette forme de réalisation de l'outil permet de réaliser des fentes 113 d'en- trée présentant des angles plus vifs que ceux obtenus avec l'outil 125. Les cannelures 149 ne sont réalisées que sur une petite partie de la iongueur du manchon 148 dont la partie restante est dégagée. il en résulte une diminution de ltusure de la meule de rectification utilisée pour la production des cannelures 149. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent Autre apportées à l'outil décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDlCjiTIQNS 1. Procédé de production d'une t'sole perforée destinte à un dispositif électromagnétique, caractérisé en ce qutil consiste à réaliser les fentes d'entrée d'une tSle au cours d'une première opération de poinçonnage, et les ouvertures destinées aux enroulements lors d'une autre opération de poinçonnage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qutune ouverture centrale est réalisée par poinçonnage dans la tale en même temps que les fentes d'entrée. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les ouvertures des enroulements sont poinçonnées avant les fentes d'entrée. 4. Appareil de poinçonnage, destiné à la -produc- tion de tales perforées pour dispositifs électromagnétiques, caractérisé en ce qu'il comporte deux outils de poinçonnage espacés, destinés respectivement à la réalisation de fentes au aucours d'une première opération de poinçonnage, et d'ouvertures destinées à des enroulements au cours d'une autre opération de poinçonnage. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que outil de poinçonnage des fentes d'entrée comprend un élément destiné au poinçonnage d'une ouverture centrale dans les t6les. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'outil de poinçonnage des fentes d'entrée comprend un noyau de poinçonnage destiné à réaliser l'ouverture centrale, et entouré d'un manchon de poinçonnage destiné à réaliser les fentes d'entrée. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le manchon comporte des cannelures de- poinçonnage, destinées à réaliser les fentes d'entrée et faisant saillie d'une surface extérieure cylindrique présentée par le manchon et d'un diamètre inférieur à celui de ladite ouverture centrale. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qutil comporte-un troisième outil de poinçonnage destiné à séparer les tales d'une feuille de matière dans laquelle les ouvertures et les fentes ont été préalablement réalisées par poinçonnage.