Brevet FR2488072A1 — publié le 19820205

La construction de stators pour des machines électriques prévoit une opération fondamentale, qui est l'empaquetage des tôles fines, obtenues par découpage ou poinçonnage, sur lesquelles les bobinages doivent être insérés dans les encoches protégées par des isolateurs de fond d'encoche. L'alignement des encoches est obtenu par des guides qui agissent directement dans les encoches ellesmêmes ou sur des appuis appropriés. Quoiqu'il en soit-, l'empilement de tôles fines alignées doit rester compact, et donc, est bloqué après pressage, essentiellement à l'aide de trois méthodes agrafage, rivetage et soudure. On ne décrira pas ici les trois méthodes, parce que toutes connues. On rappellera seulement, plus particulièrement, la soudure, qui concerne essentiellement le présent procédé, comme on l'illustrera par la suite, qui peut être exécutée sur la colonne extérieure à l'aide d'un cordon de soudure en TIG, pour de petits stators et en MIG, pour des stators plus grands. Les encoches peuvent être droites et parallèles à l'axe du stator et alors, il est possible d'insérer les bobines d'enroulement, préparées à part, à l'aide de machines automatiques, et poussées dans leur logement à l'aide de dispositifs automatiques d'insertion. Toutefois, les encoches rectilignes ne donnent pas les meilleures caractéristiques électriques. Cependant, la nécessité d'introduire les bobines des enroulements dans des encoches inclinées, par rapport à la génératrice, d'un pas d'encoche conduit finalement à la nécessité d'un bobinage manuel. L'invention revendiquée dans la présente demande, consiste en ce que l'on constitue d'abord un empile ment de tôles fines à encoches rectilignes parallèles à l'axe, mais munies de trous calibrés de guidage, alignés dans cette phase. Par la suite, on transporte automatiquement les bobines, préalablement bobinées par une opération automatique séparée, puis l'on transporte le stator sous la presse de blocage, où les goujons calibrés de glissement y sont insérés, et ensuite, on provoque le glissement des seules tôles fines jusqu'à l'angle, automatiquement déterminé par la différence de diamètre des goujons et des trous calibrés de glissement. Il en résulte une rotation par pas, à pas constants, d'une tôle après l'autre, gui, grâce à un choix opportun du rapport entre la différence de diamètre et l'épaisseur des tôles, permet d'obtenir un glissement total de la première à la dernière tôle égal à un pas d'encoche. A ce stade, l'empilement étant blogué à fond, on le rend solidaire et irréversible et sans aucun jeu à l'aide d'une soudure périphérique avec des cordons MIG, et les goujons de glissement sont enlevés. Les enroulements conducteurs, protégés par les isolants de fond d'encoche opportunément élastiques, ont suivi le glissement à angle constant du paquet. Les trous calibrés de guidage à inclinaison à gradian constant assurent l'application de la méthode, laquelle, à son tour, assure une uniformité maximale et des temps de travail réduit. A titre d'exemple, on décrira un mode de réalisation, appliqué sur une chaîne industrielle, utilisant d'autres méthodes connues pour les travaux situés en amont et en aval du procédé revendiqué. Les diverses particularités, ainsi que les avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lumière de la description ci-après. Au dessin annexé La figure 1 représente schématiquement vu en coupe, un empilement de tôles fines sans enroulement, avec les trous et les goujons calibrés de glissement en position de repos La figure 2 représente la moitié du même empilement vu en plan La figure 3 représente schématiquement dans la coupe partielle, selon l'axe II-II de la figure 2, la position des tôles fines et du goujon avant-position 1 et après-position 2 - le glissement. La figure 4 représente, le schéma symbolique du cycle de travail avec les étapes les plus importantes en amont du procédé selon l'invention La figure 5 représente le schéma symbolique du cycle de travail pour transformer le stator empaqueté et embobiné linéairement, parallèlement à l'axe, en un stator bobiné à encoches inclinées. Les. figures 1 et 2 représentent schématiquement le paquet de tôles fines d'épaisseur llll et de nombre "n" qui créent un stator de longueur 1=nxs disposé symétriquement par rapport à un axe 5. Toute tôle fine 1 comportera, par cisaillement, des encoches 2 distantes d'un pas "p" et deux ou plusieurs trous calibrés 3, de diamètre D, disposés sur une circonférence quelconque externe aux trous des enroulements. Les tôles fines superposées seront alignées à l'aide de goujons provisoires de service, non représentés, ayant un faible glissement à l'intérieur du diamètre D des trous 3. Le goujon 4, représenté à la figure 1, de diamètre d réduit, par rapport au diamètre D énoncé ci-dessus, a remplacé le goujon de service après l'alignement des tôles fines et après l'insertion des bobinages dans les encoches. La figure 3 décrit, selon un mode géométrique simplifié, comment le goujon rigide 4 de diamètre d se met en position à l'intérieur des trous calibrés de diamètre D percés dans les tôles fines 1, les unes sur les autres, sous l'action des éléments de pression 7 et de l'élément de pression et de torsion 6, qui accueillent dans les cavités évasées 7a et 6a, les têtes sphériques des goujons dans la position initiale de repos (voir la position 1). L'élément 7 restant arrêté, l'élément 6, à l'aide d'un mécanisme à vis sans fin non représenté, provogue une rotation selon la flèche P et les tôles fines, sous la poussée du goujon rigide 4, avancent d'un angle déterminé par le rapport entre l'épaisseur s de la tôle fine et la différence entre le diamètre D du trou calibré et celui du goujon. Le produit des différences de diamètres est géomé riquement lié au nombre de tôles, à leur épaisseur et à l'écartement S que l'on veut obtenir. Généralement cet écartement coïncide avec le pas p des encoches. Naturellement les bobinages, non représentés ici, maintenus à l'intérieur de leurs encoches, et protégés du fond d'encoche, ont suivi fidèlement le glissement des tôles, permettant d'obtenir automatiquement et d'une façon constante, les avantages de l'enroulement incliné par rapport à l'axe du stator. Le procédé selon l'invention étant décrit, on illustrera à la figure 4 un cycle de production utilisant un outillage connu en soi, mais coordonné pour la conduite des opérations et l'obtention d'un stator empa queuté et bobiné, prêt à subir le cycle de transformation selon l'invention et pour être ensuite bloqué à l'aide d'une soudure. A la figure 4, les étapes essentielles sont représentées, pour la mise en forme préliminaire du stator à encoches alignées avec l'axe. A la position A, on a représenté l'étape de formation de l'empilement 41 de tôles fines, y compris leur pesage, tandis gu'à la position B, on a représenté l'introduction de l'outil de transport du stator en position verticale, et dans la position a, on a représenté l'introduction des 4 goujons de service pour le blocage temporaire, tandis qu'à la position D, on a représenté l'introduction des isolants de fond d'encoche. A ce stade, l'empilement de tôles fines bloguées passe, à la position E, du transfert à axe vertical au transfert à axe horizontal, en abandonnant l'outil 42 et, déposé en F, le stator reçoit l'outil de transfert à axe horizontal 45. Ces opérations étant achevées, les bobinages d'enroulement sont amenés dans la position G et le paguet bloqué est présenté devant les dispositifs automatiques d'insertion, qui poussent les bobines dans leur siège 46, comme par exemple, cela est réalisé selon le cycle connu de Pavesi, auquel peut succéder une mise sous pression et en forme éventuelle de la tête. L'ensemble du paquet de tôles fines 41 bloqué et des bobinages 46 est éloigné de la machine d'insertion des bobinages et par suite, les goujons de blocage 43 sont extraits et, on prévoit de le déposer dans des positions de stockage intermédiaire. A la figure 5, les étapes essentielles sont représentées pour transformer l'empilement de tôles fines 41 complété des bobinages 46 avec des encoches parallèles à l'axe, prêt à être transformé en un stator automatiquement bobiné avec des encoches obliques par rapport à l'axe. A cette fin, l'empilement de tôles fines 41, complété des bobinages 46, est enlevé du stockage de position I avec un outil de transport approprié 56, qui peut transférer l'empilement de tôles fines 41 d'une position horizontale à une position verticale, laissant libre la zone centrale réservée pour le rotor. Alors le bloc de lames reçoit, dans la position L, les goujons calibrés et est disposé dans la position M sur la machine de blocage et de torsion 56 et est serré avec le bloc supérieur 57, les blocs 56 et 57 étant prévus pour accueillir les embouts sphériques extrêmes des goujons calibrés. Avant le blocage complet, un dispositif de vis sans fin 58, dans la position N, provoque l'inclinaison des goujons par la rotation relative du bloc 56 par rapport au bloc 57 et parce gu'à leur tour les goujons contraignent les tôles à un glissement angulaire réciproque, compatible avec les différences de diamètre des trous et des goujons calibrés. Quand, dans la position N, le dispositif de torsion 58 a réalisé l'angle voulu, on provoque un blocage à fond de l'empilement dans sa position définitive. A ce stade, on procède au blocage irréversiblé de l'empilement transformé, par le dépôt de soudure, gui peut être réalisé à l'aide de machines connues, en particulier selon le cycle Rivoida. Alors, avec l'appareil de renversement 51, l'en- semble transformé à encoches bloquées, inclinées, est soulevé et posé en position P ou stocké sur des palettes, selon la position R. Il va de soi que le cycle décrit est donné à titre d'exemple et pourra faire l'objet de variantes de réalisation sans s'écarter de l'invention. Par exemple, d'autres machines que celles décrites pourront être utilisées. REVENDICATIONS 1- Procédé de fabrication de stators pour des moteurs électriques à encoches (2) inclinées par rapport à l'axe (5), caractérisé en ce que les empilements de tôles fines (1) obtenus à l'aide de procédés connus avec des encoches (2) rectilignes parallèles à l'axe (5) et complets en bobinages d'enroulement insérés mécaniquement sont munis d'au moins deux trous calibrés (3), dans lesquels, après insertion des bobinages d'enroulement, sont introduits des goujons (4) calibrés rigides de diamètre inférieur à celui desdits trous (3) et liés par des cavités évasées (ba-7a) à deux éléments de blocage (7) le long de l'axe et de glissement (6) angulaire réciproque, et en ce que ledit glissement angulaire réciproque provoque l'inclinaison des goujons (4) et la poussée de chaque tôle fine (1) d'un gradian angulaire constant, dont l'intégration détermine un glissement régulier global (S) égal à une valeur prédéterminée, de préférence égale à un pas d'encoche (p). 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu au moins deux trous calibrés (3) sont situés sur une circonférence externe à la limite des encoches (2), de manière telle qu'il reste au moins une section résiduelle externe suffisante pour contenir la poussée latérale des goujons (4) 3- Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le stator, qui a atteint la position recherchée à encoches inclinées (2), est com- pacté et blogué d'une façon irréversible à l'aide de soudures externes longitudinales parallèles ou non à l'axe (5) du stator. 4- Stator pour machines électriques obtenu selon une quelconque des revendications de 1 à 3, caractérisé en ce que le dit stator comporte au moins deux cavités (3) cylindriques dans chaque tôle mince (1) avec un glissement angulaire constant du centre de l'une par rapport à l'autre, de façon à garantir des cavités complètes par enroulement à inclinaison définie et constante.