Brevet FR2454213A1 — publié le 19801107

L'invention concerne la fabrication de noyaux de machines électrodynamiques, et plus particulièrement la fabrication de noyaux feuilletés de ce type, c'est-à-dire de noyaux constitués de tôles. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N" 3 202 851 décrit la fabrication d'une machine électrodynamique dans laquelle des tôles enclenchées les unes avec les autres sont utilisées pour former un stator. Les tôles comportent des organes profilés qui font saillie et qui réalisent l'enclenchement souhaité entre lesdites tôles. D'autres appareils et procédés de fabrication de telles structures feuilletées sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N" 1 817 462, N" 1 861 059, N" 3 210 824, N" 1874 158, NO 2 283 629, NO 2 368 295, NO 2 483 204, NO 2 763 916, NO 2 933 204, N" 2 971106, NO 2 975 312, NO 2 996 791, NO 3 012 162, NO 3 060 992, NO 3 062 262, NO 3 070 058, N 3 110 831, N" 3 203 077 et NO 2 998 638. De plus, le brevet canadien N" 603 175 et le brevet allemand N" 917 626 décrivent des structures feuilletées à tôles enclenchées de ce type. L'invention apporte une amélioration à la fabrication du noyau d'une machine électrodynamique dans laquelle le noyau est constitué d'une culasse feuilletée présentant une rangée annulaire d'évidements s'ouvrant radialement vers l'intérieur. Le noyau comprend également un ensemble constitué d'une rangée annulaire de dents empilées et espacées suivant un cercle, de manière à délimiter entre elles des encoches dans lesquelles un enroulement électrodynamique est logé. Les dents et l'ensemble à culasse comportent des organes complémentaires d'enclenchement situés dans les évidements et destinés à bloquer l'ensemble à dents sur l'ensemble à culasse. Le sous-ensemble à culasse du noyau peut être fabriqué par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention qui consiste à découper dans une feuille de métal une rangée annulaire de dents comprenant chacune une tige et une tête, la partie de la feuille dans laquelle les têtes sont découpées constituant une tôle de culasse qui présente une rangée annulaire d'évidementss'ouvrant radialement vers l'intérieur, à répéter l'opération de découpage pour former plusieurs rangées annulaires de dents et de tôles de culasse, à empiler les rangées annulaires de dents pour former un sous-ensemble annulaire à dents de noyau présentant plusieurs encoches destinées à recevoir un enroulement, à empiler les tôles de culasse pour former une culasse de noyau, à bobiner un enroulement électrodynamique dans les encoches du sous-ensemble à dents pour produire un ensemble bobiné à dents de noyau, et à disposer cet ensemble dans la culasse de manière que les têtes des dents se logent dans les évidements de la culasse pour former le noyau d'une machine électrodynamique. L'invention concerne également un appareil de fabrication du noyau d'une machine électrodynamique, comprenant un dispositif destiné à découper en série dans une feuille de métal plusieurs rangées annulaires de dents ayant chacune une tige et une tête, la partie de la feuille dans laquelle les têtes sont découpées constituant des tôles de culasse ayant chacune une rangée annulaire d'évidements s'ouvrant radialement vers l'intérieur.L'appareil comporte également un dispositif destiné à empiler plusieurs rangées annulaires de dents pour former un sous-ensemble annulaire de dents de noyau présentant plusieurs encoches destinées à recevoir un enroulement, un dispositif destiné à empiler les tôles de culasse pour former une culasse, un dispositif destiné à bobiner un enroulement électrodynamique dans les encoches de l'ensemble à dents afin de former un ensemble bobiné à dents de noyau, et un dispositif destiné à disposer cet ensemble bobiné dans la culasse de manière que les têtes des dents se logent dans les évidements de la culasse pour constituer le noyau d'une machine électrodynamique. Les têtes des dents et les évidements de chaque tôle peuvent comporter des organes complémentaires d'enclenchement, présentant chacun un dégagement et destinés à verrouiller l'ensemble bobiné à dents sur la culasse du noyau fini de machine électrodynamique. L'ensemble à dents peut être retenu momentanément par un gabarit convenable de manière que les dents empilées soient positionnées annulairement avec précision pour faciliter le bobinage de l'enroulement électrodynamique dans les encoches formées entre les dents et pour permettre le montage de cet ensemble dans la culasse afin d'achever l'assemblage du noyau de machine électrodynamique. Chacune des tôles peut comporter des organes d'en- clenchement comprenant des parties mâles et femelles complemen- taires, réalisées dans ces tôles1 avant l'empilage. L'invention concerne donc un noyau de machine électrodynamique peu coûteux, ainsi qu'un procédé et un appareil de fabrication de ce noyau. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une vue en plan d'un tronçon de feuille de métal se présentant sous la forme d'une bande, cette vue montrant les opérations de découpage réalisées sur la bande dans des postes successifs de l'appareil selon l'invention la figure 2 est une vue partielle en plan d'une déformation d'enclenchement réalisée dans la tôle la figure 3 est une coupe partielle suivant la ligne 3-3 de la figure 2 la figure 4 est une coupe, analogue à celle de la figure 3, montrant l'enclenchement de plusieurs tôles réalisées au moyen d'organes constitués chacun par la déformation montrée sur la figure 2 la figure S est une vue en perspective de la culasse feuilletée du noyau la figure 6 est une vue en perspective éclatée, avec coupe partielle, montrant un gabarit destiné à supporter les dents empilées lors de la réalisation de l'ensemble bobiné à dents la figure 7 est une vue partielle en plan des dents empilées et portées par le gabarit la figure 8 est une coupe diamétrale du gabarit sur lequel les dents empilées sont placées, avant l'opération de bobinage ; et la figure 9 est une vue en perspective du noyau fini pour machine électrodynamique. La forme de réalisation de l'invention, décrite à titre d'exemple en regard des figures, comprend un noyau 10 (figure 9) de machine électrodynamique, ce noyau pouvant être le noyau de stator d'une machine électrodynamique. Le noyau 10 est réalisé par la mise en oeuvre du procédé et de l'appareil selon l'invention, d'une nouvelle manière qui, bien qu'elle soit extrêmement simple et économique, permet d'obtenir un noyau perfectionné. Le noyau de stator comprend plus particulièrement une culasse extérieure feuilletée 11 et un ensemble intérieur 12 à dents, séparés l'un de l'autre. Un enroulement 13 de stator est réalisé sur l'ensemble intérieur -12, puis ce dernier est monté dans la culasse 11 de manière à achever la fabrication du noyau de stator. L'ensemble bobiné à dents est enclenché avec la culasse à l'intérieur du noyau de stator, de manière à donner à ce noyau une structure rigide et résistante, d'une façon simple et peu coûteuse. Chacun des ensembles Il et 12 peut être réalisé par empilage de tôles découpées dans une feuille de métal, par exemple une bande métallique 14 telle que montrée sur la figure 1. Comme représenté, les opérations de découpage peuvent être effectuées dans des postes successifs indiqués en I, II, III, IV et V. Dans le poste I, plusieurs ouvertures 15 sont découpées suivant une rangée annulaire. Dans le poste II, plusieurs gros bossages 16 d'enclenchement et plusieurs petits bossages 17 d'enclenchement sont réalisés dans la bande de manière à constituer des organes d'enclenchement entre les tôles successives, comme décrit plus en détail ci-après. Dans le poste III, la partie intérieure 18 de la rangée annulaire d'ouvertures 15 est éliminée par découpage. Dans le poste IV, plusieurs dents 19 sont découpées entre les encoches 15. Dans le poste V, la tôle annulaire 20 de culasse est découpée. La disposition des bossages 16 et 17 pour assurer l'enclenchement des tôles successives de l'empilage est montrée sur les figures 2 à 4. Ainsi, les bossages 17 (les bossages 16 étant identiques à ces bossages 17, mais sensiblement plus gros) sont formés par des creux réalisés dans la bande 14 au moyen d'un outillage convenable, ainsi qu'il est évident à l'homme de l'art. La déformation vers le bas des bossages 17 permet d'obtenir des évidements 21 s'ouvrant vers le haut et dans lesquels les bossages 17, faisant saillie vers le bas, de la tôle immédiatement supérieure s'emboîtent comme montré sur la figure 4. La tôle 22 la plus basse de la pile peut présenter un trou 23 destiné à recevoir le bossage 17a de la tôle immédiatement supérieure.La suppression du bossage 17 de la tôle la plus basse permet à la surface inférieure 24 de cette dernière d'être contenue en fait dans un seul plan. De même, la surface supérieure 25 de la tôle la plus haute 26 est définie dans un seul plan. Ainsi, les extrémités opposées du noyau de stator peuvent être définies par des plans parallèles. Les bossages 16 et 17 d'enclenchement sont réalisés dans les tôles de manière à assurer le maintien en position fixe de l'empilage des tôles pendant la fabrication. Ainsi, comme montré sur la figure 5, les tôles 20 formant la culasse du noyau sont maintenues efficacement en alignement coaxial par les bossages 16 d'enclenchement qui coopèrent les uns avec les autres, de manière que cet empilage présente plusieurs encoches axiales 27, s'ouvrant radialement vers l'intérieur, et présentant une section en queue d'aronde ou dégagée. Comme montré sur la figure 1, ces encoches comprennent une partie de la bande dans laquelle les ouvertures 15 et les dents 19 sont réalisées. Au fur et à mesure de l'emboutissage des tronçons successifs de la bande 14 dans le poste IV, les tôles à dents alors obtenues sont empilées les unes sur les autres et enclenchées les unes avec les autres, dans l'empilage, de manière à former un ensemble stratifié à dents représenté globalement en 28 sur la figure 6. Chacune des dents comprend une tête dégagée 29, une tige 30 et une base 31. Comme montré sur la figure 6, la tête, qui a été découpée dans la bande pour la réalisation des encoches 27 de la culasse feuilletée 20, peut s'ajuster avec précision dans ces encoches 27. Comme représenté sur la figure 6, la base 31 est dégagée de manière à constituer pour la dent une partie en forme de queue d'aronde pouvant être tirée. Comme représenté sur les figures 6, 7 et 8, les empilages 28 de dents sont disposés de manière à former une rangée annulaire dans laquelle ils sont espacés circonférentiellement les uns des autres au moyen d'un gabarit représenté globalement en 32 et comportant une tige centrale 33 qui présente plusieurs évidements 34 s'ouvrant vers l'extérieur et destinés à recevoir les parties intérieures effilées 35 d'un nombre correspondant de pièces 36 de verrouillage. Comme représenté sur la figure 7, le diamètre de la surface extérieure 37 apparaissant sur la tige 33 entre les encoches ou évidements 34 correspond au diamètre intérieur de l'empilage annulaire de dents découpées 19.La partie 38 des pièces de verrouillage située radialement à l'extérieur est dégagée sur ses côtés opposés de manière à s'enclencher avec la base dégagée 31 des dents et à retenir celles-ci contre les surfaces 37 comprises entre les encoches 34 de la tige centrale. Comme représenté sur la figure 8, la tige centrale 33 et les pièces 36 de verrouillage s'étendent sur toute la hauteur de l'assemblage 28 de dents et les extrémités supérieures 39 et inférieures 40 des pièces 36 de verrouillage dépassent axialement de l'assemblage de manière que des cames 41 puissent porter contre lesdites extrémités pour tirer les pièces de verrouillage à force radialement vers l'intérieur et bloquer ainsi les empilages 28 de dents fermement contre les surfaces 37 de la tige centrale. Ainsi, les empilages 28 de dents sont maintenus espacés circonférentiellement les uns des autres, dans des positions prédéterminées et précises, du fait de leur montage solide sur la tige centrale 33 du gabarit 32, de manière que ces empilages 28 délimitent entre eux un nombre correspondant d'espaces ou encoches 42 pour l'enroulement. Les empilages 28 étant ainsi fixés, l'enroulement électrodynamique du noyau de stator peut être bobiné dans les encoches 42, le bobinage étant facilité, à ce stade de la fabrication, par le fait que les encoches sont ouvertes vers l'extérieur. Cette ouverture vers l'extérieur facilite la mise en place d'organes isolants dans le fond des encoches, ce qui rend plus aisée la fabrication de l'ensemble bobiné à dents. A la fin de l'opération de bobinage, l'ensemble bobiné peut être ajusté dans la culasse Il par introduction axiale sous une certaine pression de cet ensemble bobiné à l'intérieur de la culasse de manière que les têtes 29 des empilages de dents glissent dans les encoches 27 de la culasse. Lorsque l'ensemble bobiné est introduit axialement en totalité dans la culasse, le gabarit 32 peut être retiré, ce qui achève la réalisation du noyau 10 de stator. Il est évident à l'homme de l'art que toute forme convenable d'organes d'enclenchement de tôles peut être utilisée, la configuration des bossages 16 et 17 montrée sur les figures 2 à 4 n'étant indiquée qu'à titre d'exemple. Il est également évident à l'homme de l'art que la tête 29 et la base 31 des dents 19 peuvent prendre tout configuration particulière et souhaitée en queue d'aronde. Ainsi, plus particulièrement, la configuration de la partie extérieure 38 des pièces 36 de verrouillage peut correspondre à toute configuration souhaitée de la base 31 afin d'assurer le verrouillage momentané souhaité des empilages 28 de dents sur la tige centrale 33. L'invention concerne donc un noyau perfectionné 10 de stator, fabriqué par la mise en oeuvre d'un procédé particulier dans lequel les empilages de dents sont supportés momentanément par un gabarit amovible afin de faciliter le bobinage de l'enroulement électrodynamique dans les encoches formées entre les deux ensembles, ce gabarit facilitant également la mise en place d'organes d'isolation dans les encoches. L'invention concerne également un appareil perfectionné destiné à la mise en oeuvre du procédé de fabrication décrit ci-dessus. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un noyau de machine électrodynamique, caractérisé en ce qu'il consiste à découper dans une feuille de métal une rangée annulaire de dents ayant chacune une tige, une tête et une base, la partie de la feuille dans laquelle les têtes sont découpées constituant une tôle de culasse qui présente une rangée annulaire d'évidements s'ouvrant radialement vers l'intérieur, à répéter l'opération de découpage pour former plusieurs rangées annulaires de dents et plusieurs tôles de culasse, à empiler lesdites dents, à réaliser une tige centrale présentant des encoches s'ouvrant radialement vers l'extérieur et espacées les unes des autres par des portées qui présentent des surfaces situées radialement à l'ex- térieur, à appliquer la base des empilages de dents contre lesdites portées, à introduire des pièces de verrouillage dans les encoches de la tige centrale, ces pièces de verrouillage comportant des parties extérieures de retenue qui s'enclenchent avec la base des empilages de dents afin de maintenir ces dernières pour que leurs empilages soient espacés les uns des autres et forment une rangée annulaire constituant un sous-ensemble annulaire à dents de noyau, présentant plusieurs encoches destinées à recevoir un enroulement, le procédé consistant également à bloquer lesdites pièces de verrouillage dans les encoches de la tige centrale afin de maintenir les empilages de dents dans leur disposition annulaire, à bobiner un enroulement électrodynamique dans les encoches du sous-ensemble à dents pour former un ensemble bobiné à dents porté par ladite tige centrale, à empiler lesdites tôles de culasse pour former une culasse de noyau, à disposer l'ensemble bobiné à dents dans ladite culasse de manière que la tête des dents se loge dans les évidements de la culasse pour former le noyau d'une machine électrodynamique, et à retirer la tige centrale et les pièces de verrouillage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête des dents et les évidements comprennent des organes complémentaires et dégagés d'enclenchement. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bases des dents sont élargies latéralement. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bases des dents sont élargies latéralement, les pièces de verrouillage comportant des organes qui tendent à déplacer les bases des empilages de dents radialement vers l'intérieur pour les appliquer contre les portées de la tige centrale, avant le bobinage de l'enroulement électrodynamique dans les encoches du sous-ensemble à dents. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste également à réaliser des parties d'enclenchement dans chacune des dents découpées et à enclencher ces parties avec les parties correspondantes d'enclenchement des dents adjacentes situées dans le sous-ensemble, afin de maintenir efficacement les dents dans leur disposition avant le bobinage de l'enroulement électrodynamique dans lesdites encoches. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste également à réaliser des parties d'enclenchement dans les tôles de la culasse et à enclencher ces parties les unes entre elles dans la culasse. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste également à réaliser des parties d'enclenchement dans chacune des dents découpées et à enclencher lesdites parties avec les parties d'enclenchement correspondantes des dents adjacentes dans l'empilage, afin que ce dernier soit maintenu efficacement en place avant que les assemblages de dents soient appliqués contre les portées de la tige centrale. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste également à découper les tôles de culasse concentriquement autour de la rangée annulaire d'évidements, afin de former des tôles annulaires de culasse qui sont ensuite empilées pour constituer ladite culasse. 9. Appareil de fabrication d'un noyau bobiné de machine électrodynamique, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de découpage en série de plusieurs rangées annulaires de dents ayant chacune une tige et une tête, la partie de la feuille dans laquelle les têtes sont découpées constituant des tôles de culasse présentant chacune une rangée annulaire d'évidements s'ouvrant radialement vers l'intérieur, un dispositif d'empilage de plusieurs rangées annulaires de dents pour former un sous-ensemble annulaire de dents de noyau présentant plusieurs encoches destinées à recevoir un enroulement, un dispositif d'empilage des tôles de culasse pour former une culasse de noyau, un dispositif de bobinage d'un enroulement électrodynamique dans les encoches du sous-ensemble à dents, de manière à produire un ensemble bobiné à dents, et un dispositif destiné à disposer cet ensemble bobiné dans ladite culasse, de manière que les têtes des dents se logent dans lesdits évidements de la culasse, pour former le noyau d'une machine électrodynamique. lo. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un gabarit destiné à porter momentanément le sous-ensemble à dents de manière que les empilages de dents soient maintenus avec précision à une certaine distance les uns des autres, en formant un anneau et en délimitant entre eux lesdites encoches destinées à recevoir un enroulement. 11. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un gabarit- destiné à porter momentanément le sous-ensemble à dents de manière que les empilages de dents soient maintenus avec précision à une certaine distance les uns des autres, en formant un anneau et en délimitant entre eux lesdites encoches destinées à recevoir un enroulement , ce gabarit comprenant des organes destinés à déplacer les empilages de dents radialement vers l'intérieur, jusqu'à ce que ces empilages soient espacés annulairement et avec précision les uns des autres, dans la disposition souhaitée permettant le bobinage de l'enroulement électrodynamique dans les encoches dudit ensemble à dents. 12. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif destiné à réaliser des parties d'enclenchement dans les dents découpées, et un dispositif destiné à enclencher entre elles lesdites parties des dents dudit ensemble, afin de maintenir efficacement cet ensemble avant le bobinage de l'enroulement électrodynamique dans lesdites encoches. 13. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif destiné à réaliser des parties d'enclenchement dans les tôles de culasse, et un dispositif destiné à enclencher entre elles lesdites parties des tôles formant la culasse. 14. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif destiné à découper les tôles de culasse concentriquement autour de la rangée annulaire d'évidements, afin de réaliser des tôles annulaires de culasse qui sont ensuite empilées pour former ladite culasse. 15. Noyau de machine électrodynamique, caractérisé en ce qu'il comporte une culasse feuilletée présentant une rangée annulaire d'évidements s'ouvrant radialement vers lin- térieur, un ensemble feuilleté à dents empilées comprenant une rangée annulaire de dents espacées circonférentiellement les unes des autres et formant entre elles des encoches dans lesquelles un enroulement électrodynamique est mis en place, et des organes complémentaires d'enclenchement présentés par les dents et la culasse, dans lesdits évidements, ces organes étant destinés à verrouiller l'un à l'autre l'ensemble à dents et la culasse. 16. Noyau selon la revendication 15, caractérisé en ce que la culasse comprend plusieurs tôles découpées dans lesquelles des organes d'enclenchement sont réalisés afin de maintenir lesdites tôles empilées avec précision. 17. Noyau selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'ensemble à dents comprend plusieurs tôles découpées dans lesquelles sont réalisés des organes d'enclenchement destinés à maintenir lesdites tôles empilées avec précision. 18. Noyau selon la revendication 15, caractérisé en ce que les organes d'enclenchement comprennent une partie des encoches et des dents ayant un profil dégagé. 19. Noyau selon la revendication 15, caractérisé en ce que la culasse comprend plusieurs tôles découpées dans lesquelles sont réalisés des organes d'enclenchement destinés à maintenir lesdites tôles empilées avec précision, l'ensemble à dents comprenant plusieurs tôles découpées dans lesquelles sont réalisés des organes d'enclenchement destinés à maintenir lesdites tôles empilées avec précision. 20. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites pièces de verrouillage comportent des parties extrêmes, le blocage de ces pièces consistant à déplacer lesdites parties extrêmes desdites pièces radialement vers l'intérieur. 21. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites pièces de verrouillage comprennent des parties extrêmes, l'opération de blocage de ces pièces consistant à déplacer ensemble lesdites parties extrêmes desdites pièces radialement vers l'intérieur. 22. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces de verrouillage comportent des parties extrêmes formant des coins annulaires, l'opération de blocage desdites pièces consistant à coincer lesdites parties extrêmes de ces pièces radialement vers l'intérieur. 23. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bases des dents ont une largeur à peu près égale à celle desdites portées.