Brevet FR2402334A1 — publié le 19790330

On sait que certaines machines électriques, et notamment des alternateurs de faible puissance, comportent un rotor constitué par un noyau axial sur lequel est monté l'enroulement inducteur, chacune des extrémités de ce noyau étant solidaire d'une roue en étoile dont les dents, convenablement recourbées a angle droit, viennent s'imbriquer avec un jeu approprié entre celles de la roue en vis- - vis de façon a réaliser un ensemble de pôles rotoriques saillants alternés qui tourne à l'intérieur d'un stator approprié. On désigne couramment ces roues en toile sous le nohi d'epanouissemen.s polaires. Ces épaIi-ouissements polaires se fabriquent actuellement de diverses manières. Un des procédés utilisés consiste a les forger a chaud, mais cela exige un usinage subséquent important et entraîne une très forte perte de matière première. On procède également par formage a froid, mais la encore on perd beaucoup de matière et il faut mettre en oeuvre un outillage coûteux.Un troisième procédé connu consiste a les extruder a froid avec une moitié du noyau ; on parvient ainsi a réduire la perte de matière, mais il faut un outillage complexe et les deux pièces obtenues doivent être usinées et montées avec soin sur un arbre a forte section pour réaliser un ensemble robuste et bien centré avec un bon joint magnétique entre les deux demi-noyaux. Il est d'ailleurs a noter cet égard que dans les deux premières méthodes on applique les épanouissements polaires contre les extrémités du noyau fait dune seule pièce, ce qui aboutit a deux joints magnétiques successifs qu'il faut réaliser de façon soignée. La présente invention vise à éviter les inconvénients susexposés et a permettre d'établir un rotor a épanouissements polaires avec un minimum de perte de matière, a l'aide d'un outillage relativement simple et de façon telle que les joints magnétiques soient a plus grande surface que dans les rotors du genre en question connus a ce jour. Conformément a l'invention, l'on découpe dans du métal plat un élément denté en forme de crémaillère, l'on rabat a 900 au moins une partie de a hauteur des dents, l'on referme l'élément sur luimême sous forme circulaire et l'on soude ses bords en regard, enfin l'on monte a force la pièce ainsi obtenue sur un noyau réalisé- de toute manière appropriée, par exemple par extrusion. Conformément a une autre caractéristique de l'invention l'on prévoit de découper simultanément dans le métal plat deux éléments avec leurs dents imbriquées étroitement les unes dans les autres, de manière a réduire au minimum les pertes au découpage. On conçoit notamment que si l'on part d'une bande comportant une largeur appropriée, on puisse y découper une série d'éléments côte à côte pratiquement sans chute. On comprend encore que lorsqu'on utilise une bande présentant la largeur de deux éléments imbriques, on puisse la replier à un profil en U avant de découper les dents im- briquées dans le voile du U ainsi réalisé, ce qui revient a rabattre les dents avant de les séparer les unes des autres par découpage. Le dessin annexé, donné a titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques cri'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer. Fig. 1 est une vue en perspective éclatée montrant, a l'exception de l'enroulement inducteur, les diverses pièces constitutives d'un rotor suivant 1iinvention. Fig. 2 représente une partie de la longueur d'une bande de fer plat destinée au découpage, dans le sens longitudinal, d'élé- ments propres a la réalisation des roues en étoile ou épanouisse- ments polaires du rotor de fig. 1. Fig. 3 indique une variante suivant laquelle la bande de fer plat est repliée en U avant le découpage des éléments. Fig. 4 est une coupe suivant IV-IV (fig. 3). Fig. 5 représente la bande de fig. 4 après recoupage eCer- dents et séparation des deux rangées d'éléments que ce -Ecoupage détermine. Fig. 6 est une coupe suivant VE-VI (fig. 5). Fig. 7 est une vue semblable a celle de fig. 5, rais après conformation de la pointe de la dent représentée en coupe. Fig. 8 montre un élément séparé en cours d'enroullement sur lul-meme avec formation d'une ouverture centrale hexagonale. Fig. 9 représente la roue ou épanouissement polaire finalement obtenu après soudure de ses bords en vis-a-vis. Fig. 10 indique une variante de découpage des éléments dans le sens transversal a partir d'une bande de fer plat de grande largeur. Fig. 11 représente schématiquement un mode de découpage propre a éviter théoriquement toute chute de matière. Dans la vue en perspective éclatée de fig. 1 l'on distingue un noyau ou moyeu cylindrique 1, deux épanouissements polaires ou roues en étoile a dents rabattues, référencés 2, et un arbre- 3 destiné a porter l'ensemble. Comme montré, chaque roue ou Epanouisse- ment comprend un voile central plat 2A et une série de dents dont chacune comporte a son tour une partie à profil rectangulaire 2B située dans le plan du voile 2A et une pointe triangulaire 2C rabattue a 900 en direction de l'autre roue.Le voile 2A est alésé de manière a- se monter a force sur l'extrémité a moindre diamètre 1A du noyau ou moyeu après mise en place de l'enroulement inducteur sur celui-ci, l'assemblage pouvant hêtre complété par un sertissage s'il y a lieu. Pour réaliser les roues ou épanouissements polaires 2 de fig. 1 l'on peut notamment partir d'une bande de fer plat 4 (fig. 2) présentant une largeur appropriée, puis y poinçonner suivant sa longueur deux rangées parallèles d'ouvertures 4A allongées transversalement à la bande, celles d'une rangée étant disposées en quinconce par rapport a celles de l'autre. I1 est alors possible - soit de poinçonner les segments successifs d'une ligne en zig-zag 4B réunissant les ouvertures 4A, puis des lignes transversales 4C allant des bords a certaines des ouvertures 4A adjacentes de manière a diviser la bande en éléments en forme de crEmail- lère a dents initialement imbriquées les unes dans les autres, et enfin de replier chaque élément le long d'une ligne longitudinale 4D de manière a rabattre à ctOO les pointes des dents - soit de procéder tout d'abord au repliage le long des lignes 4D de façon a obtenir une ébauche a profil en U (fig. 3 et 4) dans le voile de laquelle on poinçonne ensuite la ligne en zigzag 4B, les deux crémaillères obtenues étant ensuite divisées suivant les lignes 4C- (fig.5). De quelque façon qu'on procède, on obtient finalement des élé- ments rectilignes a pointes de dents rabattues latéralement à 900, comme le font bien comprendre fig. 5 et 6 qui représentent la bande repliée et divisée en deux par le découpage des dents, mais avant séparation des éléments individuels. I1 suffit alors de rouler ou refermer ces éléments sur eux-m8mes autour d'un-axe parallèle & la direction des dents en utilisant un mandrin cylindrique, puis de souder les bords en vis-a-vis pour obtenir une roue en toile 2 de fig. 1. Si les opérations ont été soigneusement réalisées, cette roue ne nécessite qu'un ebarbage et un léger usinage de sa partie centrale. Avec une bande 4 de grande longueur et de largeur corres pondant exactement à celle nécessaire, les déchets se limitent pratiquement à ceux résultant du poinçonnage des ouvertures 4A. On notera d'autre part que le joint magnétique entre la roue 2 considérée et le noyau 1 s'effectue surtour par les surfaces en contact à force de l'alésage de celle-ci et de la portee du noyau, c'est-àdire sans entrefer sensible. La face intérieure du voile 2A de la roue et l'épaulement du noyau interviennent également pour assurer le passage du flux magnétique de sorte que la réluctance du joint entre les deux pièces est extrêmement réduite. Avant de rouler les éléments dentés, on peut avantageusement conformer les dents par martelage ou autrement de manière à ce que leur face inférieure soit légèrement oblique dans le sens correspondant à la diminution de l'épaisseur. La roue finalement obtenue présente alors un profil évasé qui facilite son montage sur lten- roulement porté par le noyau. Fig, 7 montre le profil de section des dents ainsi amincies en bout, alors que fig. 6 représente celui de départ La face inférieure oblique a été référencée 4E en fig. 7 pour mieux fixer les idées. Au lieu de rouler les éléments sur un mandrin cylindrique, ce qui peut poser des problèmes de déformation de la base des dents, l'on peut avantageusement utiliser a cet effet un mandrin hexagonal, ou plus exactement a profil polygonal comportant autant de cotis que la roue doit avoir de dents. Fig. 8 montre un élément au cours de l'opération ; on y a déjà réalisé en 2D trois pliages à 600. Deux autres restent à faire pour refermer l'éliment sur lui-mEme sous la forme d'une roue à alésage hexagonal (fig. 9}. Les bases 2B des dents ne sont ainsi pas déformées.On peut alors - soit prévoir sur le noyau des portées d'extrémité non plus circulaires, mais hexagonales ; - soit usiner l'alésage heptagonal pour l'amener a la forme circulaire, comme indiqué en traits mixtes en 2E en fig. 9. En fig. 9 on a indiqué en S le point de soudure des bords en vis-a-vis de l'élément roulé sur lui-mEme sous forme de roue. Fig. 10 Indique une variante suivant laquelle on découpe les éléments non plus dans le sens de la longueur de la bande, mais ben dans celui de sa largeur, laquelle doit donc 8icre aussi exactemen que possible égale à la longueur desdits ElErtentse On retrouve le: ouvertures 4A et les lignes en zig-zag 4 qui les réunissent pour déterminer les dents des éléments. Bien entendu chaque élément ne peut s'imbriquer qu'avec l'un de ceux entra lesquels il se trouve, de sorte que pour séparer les éléments dont les dents sont orientées a l'opposé, l'on doit prévoir des lignes de découpage transversal 4E.Il est toutefois a noter que le mode de découpage de fig. 10 entraîne des chutes supplémentaires 4F qui correspondent a peu près au sixieme de chaque élément. Par conséquent, s'il permet bien d'utiliser des fers plats plus larges, il est donc moins Eco- nomique a cet égard que celui de fig. 2. En fig. 10 on a tracé en traits épais les lignes en zig-zag 4B de deux éléments a dents orientées en sens xnsrerse pour mieux faire ressortir la nécessité des lignes de découpage transversal 4E. Fig. 11 montre enfin une variante qui, à l'inverse de celle de fig. 10, permet de diminuer les chutes par rapport a la forme d'exE- cution de fig. 2. Ici l'on part également d'une bande 4 de largeur égale a celle de deux éléments imbriqués avant l'opération de repliage des dents, mais on ne pratique pas les ouvertures 4S de ladite fig. 2 et pour réunir les divers segments successifs de la ligne en zig-zag 4B, qui est conservée, on prévoit des arcs de cercle 4G. L'opération de découpage est rendue plus delicate puisqu'on ne peut procéder par coups successifs complets et qu'il faut donc opérer de façon progressive, mais les chutes sont théoriquement supprimées. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATION Procédé d'établissement d'un rotor d'alternateur du genre comprenant un noyau ou moyeu central à extrémités solidaires de deux roues ou épanouissements polaires co-norbant des dents dont les pointes au moins sont rabattues à 900 pour chaqut roue en direction de l1autre, les parties rabattues des dents d'une roue s'imbriquant entre celles de l'autre, caractérisé en ce que consiste : : - à découper dans du fer plat de éléments en forme de crémaillère ; - à rabattre à 900 dans le mEme sens une partie au moins de la hauteur des dents de chacun de ces éléments - puis à refermer chaque élément sur lui-même par repliage autour d1un axe parallèle à li orientation des parties rabattues de ses dents - à souder les bords en vis-à-vis de l'élément ainsi refermé de manière à réaliser une roue - et, à fixer une telle roue à chacune des extrémités du noyau de manière que les parties rabattues de leurs dents si imbri- quent les unes avec les autres.