Brevet FR2440108A1 — publié le 19800523

La présente invention se rapporte aux moteurs électriques d'entratnement des rouleaux pour bandes transporteuses, et elle concerne, plus particulièrement, l'entrainement des rouleaux dits n automotéurs n. Ces rouleaux sont ainsi dénommés du fait qu'ils contiennent, dans leur intérieur creux, le moteur électrique et le réducteur de vitesse destinés à leur communiquer la vitesse et le couple de rotation nécessaires. L'entraînement des bandes transporteuses par des rouleaux automoteurs n est est bien connu, et les caractéristiques habituel- les de ces rouleaux sont rappelées ci-après, en référence au dessin schématique annexé,dans lequel Figure 1 est une vue d'ensemble, en coupe longitudinale, d'un rouleau actuel; Figure 2 est une vue en demi-coupe longitudinale, à plus grande échelle,montrant plus particulièrement le montage du moteur d'entraînement de ce rouleau. Un tambour creux 1 est porté par un axe horizontal fixe 2 traversant, fixé à ses deux extrémités sur des supports appropriés 3 et 4 qui assurent notamment son immobilisation en rotation. Les extrémités du tambour 1 tournent autour de l'axe 2 par l'intermédiaire de roulements, respectivement 5 et 6. Cet axe 2 est foré à l'une de ses extrémités, pour permettre le passage du cible d'alimentation 7 aboutissant au moteur électrique asynchrone 8, disposé à l'intérieur du tambour 1. L'arbre 9 du moteur 8 est creux, de façon à Outre traversé, de part en part, par l'axe fixe 2 du tambour 1. Cet arbre creux 9 est muni de coussinets 10 et 11, ou d'autres moyens équivalents, montés autour de l'axe fixe 2 et assurant le guidage en rotation de l'arbre 9 et du rotor 12 lié audit arbre. Autour du rotor 12 se trouve disposé le stator bobiné, formé d'un circuit magnétique 13 encadré par deux flasques 14 et 15. Le flasque 14 est lié à l'arbre 9 par un palier 16,permettant son centrage sur cet arbre et assurant donc, également,le centrage du rotor 12 dans le stator. L'autre flasque 15 eSt centré directement sur l'axe fixe 2, et immobilisé en rotation sur cet axe 2 au moyen d'une goupille transversale 17,par exemple,ce qui assure l'iuobilisation en rotation de l'ensemble du stator. En outre, le flasque 15 comporte une ouverture 18 pour le passage du câble 7. Sur la partie de l'arbre 9 faisant saillie hors du moteur 8, est calé un pignon 19 qui est en prise avec les satel]ites d'un réducteur planétaire, indiqué dans son ensemble par 20,qui permet de ramener la vitesse de rotation du tambour 1 à une valeur convenable pour l'utilisation envisagée. Avant mise en service du rouleau, un certain volume d'huile 21 est introduit à l'intérieur du tambour 1. Cette huile a pour premier rôle le graissage des engrenages du réducteur 20,ainsi que celui des dispositifs de tourillonnement de l'arbre 9 sur l'axe fixe 2, et du flasque 14 par rapport à l'arbre 9.L'huile 21 sert également à transférer les pertes de fonctionnement du moteur 8 vers l'extérieur du tambour 1.En effet, le stator 13- -14-15,dont la partie extérieure est fixe, est nécessairement monté avec un Jeu à l'intérieur du tambour 1,lequel est tournant; l'air intérieur étant ainsi confiné et peu agité,le transfert de chaleur du stator vers le tambour,pour son évacuation à l'extérieur, serait fortement réduit en l'absence d'huile. Les réalisations actuelles du stator,pour les rouleaux du genre ici considéré,font appel aux solutions classiques de la construction électrique. En particulier,le circuit magnétique 13 du stator est serré mécaniquement entre les deux flasques métalliques 14 et 15, que des usinages appropriés rendent aptes à assurer leurs fonctions spécifiques, qui sont ici distinctes selon qu'il s'agit du flasque 14 ou du flasque 15. Ces deux flasques 14 et 15 sont, le plus souvent,serrés mutuellement contre le circuit magnétique 13,au moyen d'au moins deux goujons 22 portant des écrous 23 et 24 à leurs extrémités (voir figure 2).Cette disposition est très classique dans le domaine de la construction électrique. On note que le stator est constitué de trois pièces principales 13, 14 et 15, qui sont conçues,réalisées et disposées de telle manière que la rainure 25 recevant la goupille 17, l'ouver- ture centrale du flasque 15, et le logement du flasque 14 recevant le palier 16, soient convenablement disposés dans l'espace, notamment que l'ouverture centrale du flasque 15 soit correctement alignée avec le logement précité du flasque 14,pour assurer la coaxialité du rotor 12 avec l'alésage du circuit magnétique 13,dans les limites acceptables que réclament les moteurs asynchromes,c'est-à-dire des limites assez réduites, surtout si les moteurs sont de puissance fractionnaire. Le rappel qui précède montre que les solutions actuelles visant à résoudre le problème posé, à savoir le montage et le fonctionnement convenables d'un moteur électrique à l'intérieur d'un tambour qutil entrain en rotation, sont très classiques, ais à part le mode de tourillonnage spécial du rotor;ces solutions,s'inspirant des formules mises au point, au cours de l'évolution de la technique,pour les moteurs d'usage général, sont mal adaptées à la résolution des problèmes thermiques spécifiques auxmDteUrS ici considérés,qui fonctionnent dans le milieu confiné que constitue l'intérieur d'un rouleau"automoteur ". Cette inadaptation des solutions actuelles se traduit,en particulier,par un refroidissement médiocre du bobinage du stator,partie la plus vulnérable d'un moteur électrique,du point de vue thermique. Du fait du confinement du moteur dans le rou leau, l'air qui entoure le moteur ne peut constituer qu'un très mauvais véhicule pour les pertes dégagées dans le bobinage considéré. Ce dernier est donc conduit à se refroidir à travers le circuit magnétique 13 du stator, lequel doit céder l'ensemble des pertes au tambour 1 à travers l'huile 21.Compte tenu du niveau de l'huile(voir figure 1), le stator ne baigne dans cette huile,et n'est donc refroidi par celle-ci,que sur une faible partie de sa périphérie, et l'on comprend ainsi que les conditions du refroidissement restent imparfaites. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant,pour la réalisation du stator du moteur,une solution s'éloignant fortement des solutions classiques actuelles, et assurant, par des moyens simples, la satisfaction des fonctions mécaniques, diélectriques et thermiques nécessaires au fonctionnement correct des moteurs destinés à l'entrane- ment des rouleaux " automoteurs ". À cet effet, l'invention perfectionne les moteurs électriques d'entratnement de ces rouleaux, qui contiennent dais lear intérieur creux un moteur électrique et un réducteur de vitesse destinés à leur entrainement en rotation, le moteur possédant un stator bobiné formé d'un circuit magnétique encadré par deux parties, dont l'une est immobilisée en translation et en rotation sur un axe fixe, et dont l'autre assure le centrage et le guidage en rotation d'un arbre creux, traversé par l'axe fixe précité et lié au rotor du moteur, en prévoyant que les deux parties précitées du stator sont réalisées par un surmoulage du circuit magnétique bobiné. L'invention consiste donc à remplacer les deux flasques classiques du stator par le surmoulage d'une matière,permettant d'obtenir une seule pièce faisant corps avec le circuit magnétique et les bobinages. La résine de surmoulage utilisée,ayant à la fois des propriétés diélectriques, mécaniques et chimiques convenables,permet d'obtenir simultanément toutes les fonctions nécessaires au fonctionnement mécanique correct du moteur,tout en améliorant ses possibilités de refroidissement dans le milieu confiné où il est logé. Ainsi l'invention rend possible un accroissement de la puissance massique,conjugué avec une simplification mécanique évidente conduisant à un prix de revient réduit. De toute façon, l'invention sera mieux comprise, et ses avantages seront développés, à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif,une forme de réalisation d'un rouleau automoteur "comportant ce perfectionnement Figure 3 est une vue d'ensemble,en coupe longitudinale, d'un rouleau équipé d'un moteur d'entraînement conforme à l'invention; Figure 4 est une vue en demi-coupe longitudinale, à plus grande échelle, montrant plus particulièrement la structure et le montage du moteur précité. Comme le montre notamment la figure 3, la structure générale du rouleau, et l'implantation de son moteur d'entratiement, ne sont pas modifiées par rapport aux réalisations classiques illustrées par la figure 1. Un tambour creux 1 tourne toujours, par l'intermédiaire de roulements 5 et 6, autour d'un axe fixe 2 tenu par des supports 3 et 4 . L'arbre creux 9 du moteur électrique intérieur 8, traversé par l'axe 2, tourne autour de ce dernier, guidé par des coussinets 10 et 11; cet arbre est lié en rotation au rotor 12 et à un pignon 19, lequel entraîne le tambour 1 par l'intermédiaire d'un réducteur 20. Selon l'invention, le stator du moteur 8 comprend un circuit magnétique bobiné 13, encadré par deux parties 14'et 15' résultant du surmoulage d'une résine, qui assure les fonctions mécaniques,diélectriques et thermiques nécessaires au montage et au fonctionnement du moteur 8. Du point de vue mécanique,les parties 14' et 15' obtenues par surmoulage de résine assurent d'une part le centrage du stator sur l'axe fixe 2,ainsi que l'immobilisation en translation et en rotation du stator sur cet axe 2, du côté de la partie 15' , d'autre part le guidage en rotation de l'arbre creux 9, du côté de la partie 14'. Ce résultat est obtenu grace à un noyau se centrant dans l'alésage du circuit magnétique 13,lors de l'opération de surmoulage; de cette façon, l'alignement des ouvertures centrales des deux parties14' et 15' ,ainsi que le centrage de l'axe de ces ouvertures par rapport à l'alésage du circuit magnétique 13, sont directement assurés,donc obtenus avec la meilleure précision. Du côté de la partie 15', l'immobilisation du stator sur l'axe 2 est assurée par une goupille 17,logée dans une rainure 25' (voir figure 4),ce qui reste-conforme aux réalisations classiques rappelées en introduction. Du côté de la partie 14' ,une entretoise annulaire 26 est prévue, pour rattraper la différence de diamètre existante, à cette extrémité de l'ensemble surmoulé, entre l'ouverture centrale de ladite partie 14' et le roulement 16 qui fait la liaison entre le stator et l'arbre 9. En effet,pour des raisons de moulage (notamment l'introduction du noyau cité plus haut), l'ouverture centrale de la partie 14' a obligatoirement un diamètre légèrement supérieur à celui de l'alésage du circuit magnétique 13. Ceci permet d'employer un roulement 16 de dimensions extérieures distinctes du diamètre de l'ouverture centrale de la partie 14', donc de dimensions genérales seulement conditionnées par les nécessités de fonctionnement.On comprend que la solution selon l'invention, qui remplace les flasques des solutions classiques, évite de recourir à des contages intermédiaires et à des usinages multiples,accroissant la difficulté du centrage, donc son coût. Du point de vue diélectrique,il eSt bien connu, d'une manière générale,qu'un bobinage de moteur électrique voit sa durée de vie considérablement augmentée,lorsqu'il est imprégné par un vernis de liaison lui donnant une tenue mécanique qui interdit les mouvements relatifs des fils du bobinage,pouvant conduire à des courts-circuits locaux. Dans le cas présent, la résine de surmoulage assure parfaitement cette fonction, vis-àvis du circuit magnétique bobiné 13. Du point de vue thermique, on note que la résine de sur moulage occupe tous les interstices entre fils, et sa surface extérieure correspond à peu près à la surface externe des flasques des solutions classiques. Mais à la différence de ces derniers, loin de constituer un obstacle au cheminement des pertes thermiques inhérentes au fonctionnement, la résine constitue une voie d'évacuation continue vers une surface extérieure,dont le développement peut utiliser au mieux toutes les possibilités qu'offrent les dimensions du moteur, et même être augmenté en prévoyant des ailettes ou des nervures, de forme et de disposition connues en soi. Par la solution retenue,il est donc tiré le meilleur parti possible des échanges moteur 8-tambour 1 à travers l'air confiné intérieur. En ce qui concerne le refroidissement à travers l'huile 21 remplissant partiellement le rouleau,on remarque que le surmoulage met au contact de cette huile une surface de matière moulée en liaison directe avec le bobinage du circuit magnétique 13.En outre, le cheminement de la chaleur depuis les parties situées hors de l'huile vers les parties immergées est favorisé par la continuité de la résine enveloppant le bobinage. En résumé, on retiendra que du point de vue thermique,la compacité du surmoulage, et le fait que le bobinage se trouve noyé dans la résine, assurent une augmentation des surfaces d'échange et des sections de transmission interne de la chaleur, offrant ainsi des possibilités de refroidissement considérablement supérieures à celles des solutions classiques. Enfin, il convient évidemment de réaliser aussi la fonction d'alimentation électrique du bobinage du stator cet effet, comme le montre la figure 4, des languettes de connexion 27 sont prévues; celles-ci sont introduites dans le moule, lors de l'opération de surmoulage, de manière à se trouver noyées partiellement dans la résine formant la partie 15'. On comprend que ces languettes permettent de raccorder le stator à un câble d'alimentation,ici non représenté mais passant à travers une extrémité de l'axe 2 comme dans le cas de la figure 1. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme de réalisation décrite ci-dessus à titre d'exemple;elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes pouvant présenter des modifications de détail mais restant fondées sur le même principe. -REVENDICÂTIONS 1.- Perfectionnement aux moteurs électriques d'entraînement des rouleaux pour bandes transporteuses, et plus particulire- ment des rouleaux dits n automoteurs ", contenant dans leur intérieur creux un moteur électrique et un réducteur de vitesse destinés à leur entraînement en rotation, le moteur possédant un stator bobiné formé d'un circuit magnétique encadré par deux parties, dont l'une est immobilisée en translation et en rotation sur un axe fixe, et dont l'autre assure le centrage et le guidage en rotation d'un arbre creux, traversé par l'axe fixe précité et lié au rotor du moteur, caractérisé en ce que les deux parties précitées du stator sont réalisées par un surmoulage du circuit magnétique bobine'. 2.- Moteur électrique selon la revendication î,caractérisé en ce qu'une entretoise annulaire est prévue, entre une extrémité de l'ensemble surmoulé et le roulement intercalé entre le stator et l'arbre. 3.- Moteur électrique selon la revendication 1 ou 2,caracté- risé en ce que des languettes de connexion sont noyées partiellement dans une des parties de l'ensemble surmoulé.