Brevet FR2478394A1 — publié le 19810918

La présente invention concerne une machine électrique à carcasse composite. Une machine électrique comprend habituellement une carcasse formée d'une virole fermée aux extrémités par des flasques, dans laquelle sont montés consen- triquement un stator et un rotor-. Les bonnes carac- téristiques mécaniques et, dans une certaine mesure, électriques de cette machine électrique sont souvent fonction d'un bon centrage de son rotor par rapport à son stator, autrement dit d'un bon alignement et d'un bon parallélisme des paliers de l'arbre du rotor, supportés par les flasques de cette carcasse. En vue d'obtenir un bon centrage du rotor, dans la fabrication des machines électriques connues, les extrémités de la virole de sa carcasse etla surface d'assemblage des flasques sont soigneusement dressés,et dans la mise en place des paliers du rotor,des cales appelées paillettes de montage sont souvent utilisées. Ce mode de fabrication des machines électriques est non seulement onéreux mais augmente également le temps de fabrication. La présente invention ayant pour but d'éviter ces inconvénients, permet de réaliser économiquement une machine électrique dont le rotor est bien centré par rapport au stator-grâce à un bon alignement et bon parallélisme de ses paliers, obtenus lors de l'assemblage des éléments de sa carcasse composite. Selon l'invention, une machine électrique comprend une carcasse composite constituée d'une part par une virole formée par assemblage de plu- sieurs éléments longitudinaux en t8le, préformés en portions cylindriques longitudinales et munist à leurs extrémités, de surfaces planes d'appui, alignées en deux plans parallèles, perpendiculaires à l'axe de la virole, et d'autre part des flasques pourvues, à leur périphérie, de surfaces planes de référence situées dans un plan, perpendiculaire à l'axe commun de leur logement pour palier du rotor, et de leur trou de passage pour l'arbre du rotor, ces surfaces de référence étant appliquées contre ces surfaces d'appui de la virole lors de la fixation de ces flasques. Pour mieux faire comprendre l'invention, on décrit ci-après un certain nombre d'exemples de réalisation illustrés par des dessins ci-annexés dont: - - la figure 1 représente une vue latérale schémati- que d'une machine électrique réalisée selon l'in- vention, - la figure 2 représente une vue schématique d'en bout de la carcasse de la machine de la figure 1, montrant une flasque en cours de montage, - la figure 3 représente une vue schématique de la -virole de la carcasse de la machine de la figure 1, sur son mandrin d'assemblage, - les figures 4 et 5 représentent une vue d'une première variante de réalisation de la machine élec- trique de la figure 1, - la figure 6 représente une vue d'une deuxième variante de réalisation de la machine électrique de la figure 1 et, - la figure 7 représente une vue d'une partie d'un bord longitudinal d'un élément préformé de la virole de la carcasse de la machine de la figure 6. Une machine électrique 1, réalisée selon l'invention, schématiquement illustrée dans la figure 1 comprend une carcasse composite 2 formée d'une virole 3 constituée par plusieurs éléments préformés assemblés, et de deux flasques 4, 5 fermant les extrémités de cette virole, un stator ou induc- teur et un rotor ou circuit, ces derniers étant montés concentriquement dans cette carcasse 2 et les paliers de l'arbre 6 du rotor étant supportés par les flasques 4, 5. La virole 3 peut avoir ou non au voi- sinage de ses extrémités des ouvertures d'aération 7. Dans certaines machines électriques connues, la virole de leur carcasse est réalisée à partir d'une plaque ou feuille de tôle enroulée en un tube cylindrique et soudée le long des bords longitudi- naux en recouvrement. La virole obtenue selon ce mode de fabrication, présente habituellement à ses extrémités des surfaces qui n'ont pas un parallélisme satisfaisant pour recevoir directement des flasques supportant des paliers du rotor de la machine. Des opérations d'usinage des extrémités de cette virole s'avèrent indispensables. Ces opérations entraînent des inconvénients déjà rappelés dans un paragraphe précédent. Dans la machine électrique 1, réalisée selon l'invention sa carcasse composite 2 comprend.d'une part des flasques 4 et 5 ayant dans leur périphérie, des surfaces planes de référence, définissant un plan perpendiculaire à l'axe commun de leur-logement central pour palier du rotor et de leur trou de passage pour l'arbre de ce rotor, et d'autre part une virole 3 ayant au niveau des extrémités de ses élé- ments préformés, des surfaces planes d'appui-recevant, en contact intime de surfaces,respectivement ces surfaces de référence des flasques 4 et 5. Ces surfaces planes d'appui sont préalablement alignées lors de l'assemblage de la virole en deux plans parallèles perpendiculaires à l'axe longitu- dinal de cette virole. Dans l'exemple de réalisation de l'invention, illustré dans les figures 1, 2 et 3, la carcasse composite 2 de la machine électrique 1 comprend une virole 3 constituée par assemblage de trois éléments longitudinaux en tôle 8, 9, 10 préformés en portions cylindriques longitudinales. Chacun de ces éléments comprend à ses deux extrémités, des encoches rec- tangulaires 11 et 12 dont les fonds plats servent de surfaces planes d'appui. Dans la virole 3 assem- - blée, les surfaces planes d'appui sont alignées en deux plans parallèles, perpendiculaires à son axe longitudinal 19. Les flasques 4 et 5, fermant les extrémités de la virole 3, ont une forme triangulaire et sont pourvues, dans leur centre, d'un logement 15 pour un palier du rotor de la machine, et d'un trou 16 pour le passage de l'arbre 6, et dans leur périphérie, de bords relevés 17 permettant l'emboîtage et le - centrage des flasques sur la virole 3, et de pattes radiales 13 et 14 servant de surfaces planes de référence et de moyens de fixation par sertissage. Dans les flasques 4 et 5, les surfaces planes de référence constituées par des pattes radiales 13 et celles constituées par des pattes 14 définis- sent respectivement des plans perpendiculaires à l'axe commun 18 du-logement central 15 pour palier et du trou 16 de passage pour l'arbre 6 du rotor, et les bords périphériques relevés 17 définissent respectivement des surfaces cylindriques concentri- ques à cet axe 18 dont le diamètre est égal au diamètre de l'alésage de la virole 3. Quand on fixe les flasques 4 et 5 sur une telle virole 3, leurs pattes 13 et 14 constituant des surfaces de référence sont respectivement appli- quées contre les surfaces d'appui constituées par les fonds plats des encoches rectangulaires Il et 12 des éléments 8, 9 et 10 de cette virole. Les plans définis par ces pattes 13 et 14 sont alors confon- dus avec les plans définis par les fonds plats de ces encoches 11 et 12 et deviennent parallèles et perpendiculaires à l'axe longitudinal 19 de la virole 3. La concentricité entre le logement 15 du palier et les bords périphériques relevés 17 des flasques 4 et 5, contribue à faire coïncider l'axe 18 de ces logements 15 avec l'axe longitudinal 19 de la virole 3. On obtient ainsi sans aucun usinage des ex- trémités de la virole de la carcasse de la machine électrique 1, un bon alignement et un bon parallé- lisme des paliers du rotor et par conséquent un bon centrage du rotor par rapport au stator de la machine, le stator étant maintenu par la virole 3 et le rotor étant supporté par des flasques 4 et 5. Dans l'assemblage des éléments préformés 8, 9, 10 de la virole 3, un mandrin de montage 20, formé de deux parties (figure 3) est utilisé. La première partie du mandrin 20 comprend une embase 21 surmontée d'un corps cylindrique 22 dont le dia- mètre extérieur est pratiquement égal au diamètre extérieur du stator de la machine électrique 1 et des bords périphériques 17 des flasques 4 et 5. La virole 3 assemblée au moyen de ce mandrin permet de recevoir, à frottement dur, le stator, et à frot- tement doux, les flasques 4 et 5. L'embase 21 est pourvue également sur sa surface, autour du corps 22, de bossages radiaux rectangulaires 23 ayant une largeur qui leur permet d'être librement reçus dans des encoches rectangu- laires 11 ou 12, et une hauteur plus grande que la profondeur de ces encoches 11 et 12. Les surfaces planes de ces bossages 23 définissent un plan per- pendiculaire à l'axe du corps cylindrique 22, cet axe étant confondu avec l'axe longitudinal 19 de la virole 3 assemblée sur ce mandrin 20. La deuxième partie du mandrin 20 comprend une embase 24 surmontée d'un corps cylindrique 25 qui peut coulisser concentriquement et à frottement doux dans l'alèsage du corps 22 de la première partie 21 du mandrin 20. L'embase 24 est pourvue, sur sa sur- face, autour du corps 25, de bossages radiaux rec- tangulaires 26 qui ont les mêmes caractéristiques de dimensions que celles des bossages 23. Les sur- faces planes de ces bossages 26 définissent un plan perpendiculaire à l'axe du corps cylindrique par conséquent à l'axe du corps 22. Les deux parties 21, 24 du mandrin 20 sont maintenues serrées l'une contre l'autre (fig 3) au moyen d'un système de serrage connu non représenté. Le système de serrage peut être constitué par une tige axiale filetée non représentée, montée à travers un trou axial de l'embase. 24 et l'alésage du corps 22, et fixée à l'embase 21, et par un écrou non représenté, permettant, par vissage sur cette tige filetée, un serrage de l'embase 24 contre le corps 22 de l'em- base 21. Dans l'assemblage de la virole 3, les éléments préformés 8, 9, 10 sont montés sur le mandrin 20, appliqués contre le corps cylindrique 22, avec leurs 2478394' encoches 11 et 12 respectivement engagées sur les bossages 23, 26. Un rapprochement de l'embase 24 de l'embase 21 au moyen du système de serrage permet aux bossages 23 et 26 de mettre en bonne position les éléments 8, 9, 10, en forçant les fonds de leurs encoches 11 et 12 à s'aligner sur deux plans respec- tivement parallèles et perpendiculaires à l'axe des corps cylindriques 22 et 25 du mandrin 20, par conséquent à l'axe longitudinal 19 de la virole 3. Les bords longitudinaux en recouvrement de ces éléments 8, 9, 10 maintenus sur le mandrin 20 peuvent être solidement reliés par exemple par des points de soudure 27. La virole 3 ainsi formée est prête à recevoir le stator, le rotor de la machine et les fiasques 4 et 5. Dans la fixation des flasques 4 et 5 les pattes radiales 13 de ces flasques sont d'abord intimement appliquées contre les fonds des encoches 11 et 12 de la virole 3 puis soit les bords relevés 17 de ces flasques sont soudés à la virole 3 soit les pattes 13 de ces flasques sont serties en place. La forme triangulaire des flasques 4 et 5 permet à la carcasse composite 2 de la machine d'avoir à ses extrémités de grandes ouvertures d'aération 28 sans compremettre la rigidité de la machine. Grâce à ces grandes ouvertures 28, les ouvertures d'aération.7 formées dans la virole 3 peuvent, le.cas échéant, être supprimées. Dans une première variante de réalisation de l'invention illustrée dans les figures 4 et 5 la carcasse composite 29 de la machine électrique com- prend une virole 30 formée d'éléments en tôle pré- formés en portions cylindriques longitudinales, à savoir des éléments de paroi, trois,parexemple 31, 32, 33 et des agraphes longitudinales, trois par exemple 34, 35, 36. Ces éléments de paroi sont soli- dement reliés le long de leurs bords longitudinaux par ces agraphes. Les extrémités des agraphes 34, 35, 36 sont (figure 5) délimitées respectivement, au moins dans leurs zones centrales, par des bords rectilignes parallèles 37 et 38, et terminées par des pattes centrales longitudinales 39 et 40. Les bords parallèles 37 et 38 des extrémités de ces agraphes constituent des surfaces d'appui aux sur- faces de référence des flasques 41 et 42 de la carcasse 29. Dans la virole 30 assemblée, les surfaces d'appui constituées par les bords 37, 38 sont alignées en deux plans parallèles, perpendiculaires à l'axe 48 de cette virole. Les flasques 41 et 42 ont la forme d'un triangle et présentent des sommets plans, tronqués qui, servant de surfaces de référence, se trouvent dans un même plan, perpendiculaire à l'axe 43 du logement 44 pour palier et du trou 45 de passage pour l'arbre du rotor. Les flasques triangulaires 41 et 42 compren- nent respectivement dans leurs sommets tronqués des rainures 46, 47 définissant respectivement des cercles concentriques aux logements 44 des paliers du rotor et destinées à recevoir respectivement des pattes 39 et 40 des agraphes longitudinales 34, 35, 36. Quand on monte les flasques 41 et 42 sur la virole 3Q les rainures 46 et 47 sont respectivement enfilées sur les pattes 39 et 40 des agraphes 34, , 36 et les surfaces de référence constituées par les sommets plans, tronqués de ces flasques sont appliquées contre les surfaces d'appui constituées par les bords parallèles 37, 38 de ces agraphes longitudinales 34, 35, 36. Etant donné que les bords 37 et 38 de ces agraphes se trouvent déjà dans deux plans parallèles et perpendiculaires à l'axe 48 de la virole 30, les plans définis par les surfaces de référence constitués par les sommets tronqués des flasques 41 et 42, sont alors confondus avec ces plans parallèles et perpendiculaires à l'axe 48. La concentricité entre les logements 44 pour paliers et les rainures 46 et 47 contribue à faire coïncider l'axe 43 de ces logements 44 avec l'axe longitudi- nal 48 de la virole 30. Dans l'assemblage de la virole 30, les élé- ments préformés 31, 32, 33 et les agraphes 34, 35, 36 sont montés sur un mandrin de type analogue au mandrin 20 de la figure 3. Ce mandrin permet de mettre en position les agraphes 34, 35, 36 de manière que leurs bords respectifs 37, 38 définissent deux plans parallèles, perpendiculaires à l'axe longitu- dinal 48 de la virole assemblée 30. Les bords longitudinaux en recouvrement des ces éléments pré- formés et agraphes peuvent être alors agraphés pour les rendre solidaires. La virole 30 ainsi formée est prête à recevoir le stator, le rotor de la machine et les flasques 41 et 42. Les flasques 41 et 42 peuvent être fixées sur la virole 30 soit par soudage soit par sertissage des pattes 39 et 40. Selon une deuxième variante de réalisation de l'invention illustrée dans les figures 6 et 7, la carcasse composite 49 comprend une virole formée de deux éléments en tôle 50, 51 préformés en portions cylindriques longitudinales dont les bords longitu- dinaux adjacents sont reliés par agraphage. Ces bords longitudinaux adjacents peuvent avoir par exemple des languettes espacées 52, disposées en im- brication les unes dans les autres et serties par enroulement autour d'une tige 53. Dans cette variante de réalisation les flasques 54 sont analogues à celles 4 et 5 du premier exemple et comprennent trois pattes radiales 55, 56, 57 servant de surfaces de référence qui sont appliquées contre les surfaces d'appui constituées par les fonds plats des encoches rectangulaires correspondant 58, 59, 60 des éléments préformés 50 et 51. Dans l'exemple illustré, l'élé- ment 50 comprend à chacune de ses extrémités une encoche rectangulaire 58 tandis que l'élément 51 est pourvu à chacune de ses extrémités,de deux encoches rectangulaires 59, 60. Selon l'invention, dans la carcasse composite de la machine électrique, la virole peut être cons- tituée par assemblage d'un nombre d'éléments pré- formés égal ou supérieur à deux, et avoir une section cylindrique ou polygonale tandis que les flasques peuvent avoir également une forme circulaire ou polygonale. il REVENDICATIONS 1. Machine électrique à carcasse composite formée d'une virole constituée par plusieurs élé- ments en tôle assemblés,destinée à maintenir en place le stator de la machine, et de flasques d'extré- mité supportant des paliers de l'arbre du rotor de la machine, caractérisée en ce que la carcasse com- posite (2, 29) comprend d'une part une virole (3, 30) formée par assemblage d'éléments longitudinaux en tôle préformés (8-10, 31-33) et munis, à leurs extrémités, de surfaces planes d'appui 38) alignées en deux plans parallèles, perpendicu-- laires à l'axe (19, 48) de la virole, et d'autre part des flasques (4-5, 41-42) pourvues à leur péri- phérie, de surfaces planes de référence (13, 14) situées dans un plan, perpendiculaire à l'axe commun (18, 43) de leur logement (15, 44) pour palier du rotor et de leur trou (16, 45) de passage pour l'ar- bre du rotor, ces surfaces de références étant appli- quées contre les surfaces d'appui de la virole lors de la fixation de ces flasques. 2. Machine selon la revendication 1, carac- térisée en ce que, dans la carcasse composite (2), la virole (3) comprend des encoches rectangulaires (11, 12) dont les fonds plats servent de surfaces planes d'appui, et les flasques (4, 5) sont pourvues, dans leur périphérie,-de pattes radiales (13, 14) à surfaces planes servant de surfaces de référence. 3. Machine selon la revendication 1, carac- térisée en ce que, dans la carcasse composite (29), la virole (30) comprend, aux extrémités de ses agraphes longitudinales en forme de bandes (34-36) des bords rectilignes parallèles (37, 38) servant de surfaces planes d'appui, et les flasques (41-42) sont pourvues, à leur périphérie, de parties planes de leur bord, servant de surfaces de référence. 4. Machine selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que, dans la carcasse com- posite (2), la virole (3) est constituée par des éléments longitudinaux en tôle préformés en portions cylindriques longitudinales, assemblés par soudage de leurs bords longitudinaux en recouvrement de manière que les surfaces planes d'appui constituées par des fonds plats de leurs encoches rectangulaires (11, 12) soient alignées en deux plans parallèles, perpendiculaires à l'axe (19), de la virole. 5. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, dans la carcasse composite (29), la virole (30) est constituée par plusieurs éléments longitudinaux et agraphes lon- gitudinales en forme de bandes, en tôle préformés en portions cylindriques longitudinales et assem- blés par agraphage de leurs bords longitudinaux en recouvrement de manière que les surfaces planes d'appui constituées par des bords rectilignes (37, 38> des extrémités des agraphages soient alignées en deux plans parallèles, perpendiculaires à l'axe (48) de la virole. 6. Machine selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que dans la carcasse com- posite (49) la virole est constituée par deux éléments longitudinaux en tôle, préformés en portions cylin- driques longitudinales, munies, dans leurs bords longitudinaux.adjacents, de languettes (52> espacées disposées en imbrication les unes dans les autres et serties par enroulement autour d'une tige (53) de manière que les surfaces planes d'appui constituées par des fonds plats de leurs encoches rectangulaires 2t78394 (58, 59, 60) soient alignées en deux plans parallè- les, perpendiculaires à l'axe de la virole. 7. Machine selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, et 6, caractérisée en ce que, dans la carcasse composite, les flasques ont une forme triangulaire et des bords périphériques relevés (17) définissant une surface cylindrique de diamètre égal au diamètre de l'alésage de la virole. 8. Machine selon l'une des revendications 1 et 5, caractérisée en ce que dans la carcasse compo- site, les flasques ont une forme d'un triangle dont les sommets plans tronqués, servant de surface de référence sont pourvus de rainures (46) destinées à recevoir des pattes de sertissage (39, 40) de la virole (30). 9. Machine selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que dans la carcasse composite, les flasques ont une forme choisie parmi les formes polygonale et circulaire et la virole a une section choisie parmi les sections cylindriques ou polygonale.