Brevet FR2502413A1 — publié le 19820924

La présente invention se rapporte à un paquet de tôles pour moteur linéaire à long stator, destiné en par- ticulier à un rail magnétique de système de traction magnéti- que et composé d'un empilage de lamelles en forme de bandes ayant le même contour, qui comportent, sur un grand côté, alternativement et avec le même écartement, des encoches de forme particulière destinées à loger un enroulement tri- phasé et des dents, et sur le grand côté opposé des évide- ments particuliers de fixation au support de voie, ces la- melles étant par ailleurs isolées mutuellement et fixées les unes aux autres. Dans le cas des rails magnétiques des systèmes de traction magnétique à long stator, la partie active (partie primaire) du moteur est constituée de paquets de tôles comportant un enroulement triphasé et est montée dans la voie. Les paquets de tôles sont posés le long du support de voie en formant le stator et ils doivent assurer plusieurs tâches. Par conséquent, une partie importante des frais d'établissement de la voie dépend pour de tels rails, de la conformation et du prix de revient des paquets de tôles. Les diverses fonctions que les paquets de tôle doivent assumer peuvent être simultanées ou séparées. C'est ainsi que le paquet de tôles est mis à contribution pour conduire magnétiquement le flux pour le moteur linéaire à long stator, afin de soutenirmagnétiquement le véhicule et comme surface mécanique de glissement de secours pour les aimants porteurs en cas de pannes particulières. Une comparaison avec l'état de la technique est peu satisfaisante, parce que les paquets de tôles utilisés comme éléments du stator d'un moteur n'avaient pas jusqu'à présent à satisfaire à des conditions de ce genre. Un paquet de tôles analogue est décrit par exem- ple dans le brevet DE-OS 2 461 028. Les lamelles de ce paquet comportent des trous découpés par estampage, dans lesquels sont introduits des éléments mécaniques d'assemblage tels que des vis par exemple, qui maintiennent mécaniquement les lamelles assemblées en paquet. Pour fabriquer ce paquet de tôles, il faut ali- 250241 3 gner exactement les lamelles qui se touchent sans être serrées et peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres de manière incontrôlée, afin de faire coïncider les trous de passage des vis d'assemblage. Si un collage auxi- liaire a été effectué, il faut exécuter des opérations compli- quées pour que la colle ne pénètre pas dans les trous de passage du paquet. Il est nécessaire la plupart du temps de débarrasser ultérieurement ces trous de la colle avant d'in- sérer les vis d'assemblage. Ensuite, dans une opération dis- tincte, il est possible d'introduire d'abord les vis dans les trous, puis de serrer les lamelles les unes contre les autres,en formant un paquet,,au moyen de ces vis. Les inconvénients de cette forme de réalisation résident dans l'importance des frais de main-d'oeuvre aux divers postes de travail et dans la diminution de producti- vité qui en résulte, et aussi dans la limitation de la pos- sibilité d'automatiser la fabrication. Par ailleurs, le grand nombre de vis d'assemblage, qui de plus, en raison de la nécessité d'éviter les courts-circuits entre les lamel- les, doivent être complètement isolées par rapport à ces der- nières, représentent une dépense relativement élevée. En outre, il apparaît de graves difficultés avec ce paquet de tôle lorsqu'on utilise pour le moteur à long stator des fré- quences de service élevées (jusqu'à 250 Hz), qui sont obli- gatoires pour un système de rails magnétiques pour grande vitesse. Les vis d'asemblage qui serrent les lamelles les unes contre les autres et qui se trouvent dans la zone de conduction du flux provoquent des pertes non négligeables de rendement du moteur à long stator. Par ailleurs, elles gênent le passage du flux magnétique de soutien du véhicule suspendu magnétiquement. De plus, en raison de l'écartement final des vis le long du paquet, le serrage n'est sensible- ment que ponctuel, ce qui n'assure pas les caractéristiques de résistance mécanique nécessaires, par exemple lors du soutien d'un aimant porteur en cas de défaillance. En outre, ce serrage ponctuel laisse subsister entre les lamelles des interstices qui absorbent par capillarité l'humidité 25024 1 3 ou d'autres agents et qui provoquent une corrosion à l'inté- rieur du paquet et sur les vis d'assemblage. D'autres inconvénients qui se manifestent lors- que les paquets de tôles sont disposés le long du support de voie, consistent en ce que, à l'emplacement de transition entre deux paquets adjacents, l'écartement prédéterminé des encoches destinées à loger l'enroulement n'est pas toujours respecté et qu'il peut y avoir des différences en hauteur et en largeur. Ces différences se manifestent de manière défavorable lors du passage du véhicule. Etant donné que les lamelles découpées à l'emporte- pièce comportent des bavures de découpage et que, lorsque le paquet de tôles est serré au moyen de vis, ces bavures peuvent venir se superposer en partie, les forces électro- magnétiques ou mécaniques et les vibrations peuvent provo- quer en service des tassements qui entraînent le desserrage partiel ou total des vis. Dans ce cas, le paquet de tôles n'est plus en mesure de remplir ses fonctions électromagné- tique et mécanique, c'est-à-dire que les lamelles se dé- placent les unes par rapport aux autres de manière incontrôlée. L'invention concerne donc un paquet de tôles pour moteur à long stator du genre précité, destiné à permet- tre d'assurer à tout moment les fonctions électrique, magnétique et mécanique d'un système de traction magnétique à long stator. Elle est destinée par ailleurs à permettre d'obtenir la grande vitesse de production et une automatisa- tion complète nécessaires à la rentabilité de fabrication. Conformément à l'invention, un paquet de tôles pour moteur linéaire à long stator, destiné notamment à un rail magnétique de système de traction magnétique à long stator, et composé d'un empilage de lamelles de même con- tour, en forme de bandes, qui comportent sur un grand côté, alternativement et avec le même écartement, des encoches de forme particulièredestinées à loger un enroulement tri- phasé et des dents, et de l'autre côté des évidements parti- culiers de fixation au support de voie et qui sont isolées mutuellement et fixées les unes aux autres, est caractérisé en ce que chaque lamelle est en mince tôle siliciée conduc- trice de l'électricité d'une épaisseur de 0,35 à 1,00 mm et comporte sur un de ses petits côtés un évidement et sur le côté opposé un prolongement correspondant à cet évidement en vue d'un assemblage successif par conformation; en ce que, parmi les dents d'une lamelle qui délimitent latérale- ment ses encoches, chaque dent d'extrémité a une largeur qui correspond à la moitié de celle d'une dent adjacente et est biseautée à son extrémité libre, le bord biseauté étant incliné, de l'encoche à l'extrémité du petit côté; et en ce que les lamelles, juxtaposées de façon à coïncider, sont collées sur la totalité de leurs surfaces de contact mutuel. Un procédé approprié de fabrication continue des paquets de tôles est caractérisé en ce que l'on amène à une presse à découper, au moyen d'un dispositif d'alimentation, une bande mince de tôle conductrice de l'électricité en- duite sur les deu'x faces d'une colle thermodurcissable et dévidée d'un tambour, on découpe dans cette bande des lamelles, on les empile dans un magasin et on les colle les unes aux autres en en formant un paquet, puis on fait passer ce paquet, d'abord dans des zones de traitement- thermique successives o on le durcit par chauffage dans un four continu ou par induction, puis on le refroidit et ensuite on l'amène à un dispositif destiné à le recouvrir d'un revé- tement anti-corrosion. 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 éclatée en perspective du paquet feuilleté de tôles et de son enroulement triphasé sinueux la figure 2 est un plan d'une lamelle de tôle la figure 3 représente à plus grande échelle une extrémité d'une lamelle enduite d'une colle réactive prédurcie,; la figure 4 représente des paquets de tôles juxtaposés la figure 5 est une coupe de détail à grande 25024 1 échelle d'un paquet feuilleté de tôles collées, recouvert d'un revêtement anti-corrosion; et la figure 6 est un schéma d'une installation de fabrication en continu des paquets de tôles. Dans l'installation représentée à titre d'exem- ple, une bande mince 2 de tôle conductrice de l'électricité, dévidée d'un tambour 1, est amenée automatiquement à une presse à découper 4 au moyen d'un dispositif 3 de dressage et d'alimentation. La bande 2, en tôle siliciée, a une épaisseur comprise entre 0,35 et 1,00 mm et est enduite des deux côtés d'une couche 5, 5' d'une colle thermodurcissable prédurcie d'une épaisseur de 5 à 8 pm. La largeur de la bande corres- pond sensiblement à la longueur des paquets qu'il s'agit de fabriquer. La presse 4 découpe dans la bande de tôle des lamelles 6. Celles-ci tombent dans un magasin 7, qui est disposé en dessous du plan de découpage et dans lequel elles sont comptées ou pesées, orientées et empilées pour former un paquet 9. Pour découper les lamelles, il est possible d'utiliser un appareil composé 8. Dans cet appareil, la bande de tôle continue à avancer et les lamelles sont découpées successivement par un emporte-pièce à coupe imbriquée pro- duisant particulièrement peu de déchets. Ce paquet, composé par exemple de 360 lamelles empilées, est amené par un con- voyeur 10, d'abord à une zone de durcissement 11, puis à une zone de refroidissement 12. Par chauffage à environ 2300C, les lamelles enduites de la colle prédurcie sont collées sous pression dans le magasin 7 en formant un paquet 9 de tôles. A l'extrémité du convoyeur 10 et après la zone de refroidissement 12, le paquet feuilleté collé est extrait du magasin 7 par un dispositif de prélèvement 13 (non représenté en détail), mis dans une autre position de traitement et déposé sur un autre convoyeur 14. Le pa- quet de tôles, qui se trouve sur ce convoyeur 14, est amené à un dispositif 15 dans lequel il est recouvert par voie électrostatique par exemple d'un revêtement anti-corrosion 16 en résine époxyde durcissable. La chaleur résiduelle du paquet, d'environ 1000C, est utilisée dans ce dispositif pour durcir le revêtement de résine époxyde. Avec le procédé selon l'invention, il suffit donc d'une seule opération de durcissement. La grande résistance de la liaison des lamelles avec la colle, nécessaire pour la fonction mécanique du pa- quet de tôles, est obtenue grâce à la courte durée du chauf- fage dans la zone de durcissement 11. Puisque la colle utili- sée est déjà prédurcie, il suffit d'une faible quantité d'énergie pour le processus de liaison des lamelles. Par ailleurs, cela raccourcit la durée du durcissement et synchro- nise cette opération avec le découpage et la formation des paquets, de sorte que ces opérations n'exigent pas plus de temps. L'enduction spéciale de la tôle conductrice de l'électricité au moyen de la colle réactiveavant le découpage L l'emporte- pièce, présente l'avantage supplémentaire d'augmenter la durée de service de l'outillage de découpage (propriété "lubrifiante" de la colle'. D'autres avantages sont donnés par la coupe im- briquée mise en oeuvre lors du découpage des lamelles, par laquelle le contour des découpes des encoches d'une la- melle est pareil à celui des dents de la lamelle adjacente et réciproquement. Cette imbrication réduit au minimum les chutes de tôle, ce qui diminue encore fortement le prix de revient. Chacune des lamelles 6 en forme de bande Fabri- quée de cette manière pour composer le paquet 9 comporte sur un grand côté des encoches 17 de logement des spires de l'enroulement, et des dents 18 qui sont disposées alter- nativement et à la même distance les unes des autres, et elle comporte sur le grand côté opposé des évidements 19 destinés à la fixer au support de voie. Par ailleurs, la lamelle 6 est conformée aux deux extrémités, sur ses petits côtés3 de manière à pouvoir être juxtaposée et assemblée par conformation, une extrémité comportant un évidement et l'autre un prolongement 21 dont la forme correspond à celle de cet évidement. Du fait de cette conformation particulière, les faces d'extrémité de chaque paquet lamel- laire comportent, soit une mortaise, soit un tenon, qui per- mettent d'agrafer par conformation les divers paquets posés dans la voie et qui créent en même temps une répartition des forces au cas o l'aimant porteur glisserait d'un paquet à l'autre. Puisque les lamelles sont collées sur toute leur surface, la colle qui ressort le long des bords empêche les bavures de découpage de se toucher, ce qui serait défavo- rable du point de vue électromagnétique. Par ailleurs, il ne peut se produire de tassement dans le paquet feuilleté, même sous l'action de contraintes mécaniques ou de vibrations. Afin qu'il ne puisse se produire aucun incident de fonctionnement à l'emplacement de transition entre deux paquets feuilletés 9 et 9' ou 9", et afin de garantir la constance de l'écartement des encoches, les dents 18' et 18" des extrémités de chaque lamelle 6, 6' et 6' ,et par conséquent de chaque paquet de tôles, ont une conformation particulière. La particularité réside dans le fait que chaque dent d'ex- trémité 18', 18" n'a que la moitié de la largeur des dents adjacentes 18 et est biseautée à son extrémité libre, de façon que le biseau 22 soit incliné de l'encoche 17 à l'ex- trémité du petit côté de la lamelle et donc de la face d'ex- trémité du paquet. Ce biseau de l'extrémité des dents extrê- mes 18', 18" empêche l'aimant porteur d'accrocher les paquets du stator en cas d'appui mécanique dû à une défaillance. Le grand côté des lamelles 6 et du paquet 9, opposé aux encoches 17, comporte près de chaque extrémité une échancrure 23, 23', avantageusement en forme de T, qui sert à loger un élément de liaison des paquets adjacents 9' ou 9". Par ailleurs, il y a sur ce grand côté des lamelles, par exemple à proxi- mité des évidements 19, 19', au moins une échancrure 24, 24' qui est destinée à compenser la déformation par cintrage qui se produit au découpage des encoches 17. Il va de soi qu'il est possible d'apporter di- verses modifications au paquet de tôles et au procédé de fabrication en continu représentés et décrits sans s'écarter du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Paquet de tôles pour moteur linéaire à long stator, en particulier pour rail magnétique d'un système de traction magnétique à long stator, composé d'un empilage de lamelles en forme de bandes qui ont le même contour et qui comportent sur un grand côté, alternativement et avec le même écartement, des encoches de forme particulière des- tinées à loger un enroulement triphasé, et des dents, et sur le grand côté opposé des évidements particuliers desti- nés à fixer le paquet au support de voie, ces lamelles étant par ailleurs isolées mutuellement et fixées les unes aux autres, paquet caractérisé en ce que a) chaque lamelle (6) est en mince tôle siliciée conductrice de l'électricité, ayant une épaisseur de 0,35 à 1,00 mm et elle comporte sur un de ses petits côtés un évidement (20. et du côté opposé un prolongement (21J dont la forme correspond à celle de cet évidement, permettant de juxtaposer les paquets en les assemblant par configuration b) parmi les dents (18) d'une lamelle (6) qui délimitent latéralement les encoches (17), chaque dent d'extrémité (18', 181") a une largeur qui est la moitié de celle d'une dent voisine (18) et son extrémité libre est biseautée, le bord biseauté (22) étant incliné, de l'encoche à l'extrémité du petit côté; et c) les lamelles (6) juxtaposées de façon à coin- cider sont collées sur la totalité de leurs surfaces de contact mutuel. 2. Paquet de tôles selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque lamelle (6) comporte, sur. son grand côté dans lequel sont formés les évidements (19, 19') de fixation au support de la voie, des échancrures (24, 24') destinées à compenser le cintrage de la lamelle produit au découpage. 3. Paquet de tôles selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque lamelle (6) est enduite des deux côtés d'une couche (5, 5') d'une colle thermodurcissa- ble prédurcie,-qui a une épaisseur de 5 à 8 ym, qui simulta- nément isole et solidarise les lamelles et qui donne sa ré- 25024 1 W sistance mécanique au paquet feuilleté. 4. Paquet de tôles selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que celui des grands côtés de ce paquet (9) qui comporte les évidements (19, 19') de fixation au support de la voie, comporte à chacune de ses extrémités une échancrure (23, 23') sensible- ment en T, destinée à un élément de liaison des paquets ad- jacents (9', 9"). 5. Paquet de tôles selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ce paquet (9) est recouvert de tous les côtés d'un revêtement anti- corrosion (16). 6. Procédé de fabrication du paquet feuilleté de tôles pour moteur linéaire à long stator selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on amène une bande mince (2) de tôle conductrice de l'électricité, enduite des deux côtés d'une colle thermodurcissable et dé- roulée d'un tambour (1), à une presse à découper (4) au moyen d'un dispositif d'alimentation (3); on découpe dans cette bande de tôle des lamelles (6), on les empile dans un maga- sin (7) et on les colle les unes aux autres en formant un paquet (9); on fait passer ce paquet feuilleté, d'abord dans des zones successives de traitement thermique (11, 12), puis dans un dispositif (15) destiné à le recouvrir d'un revêtement anti-corrosion (16). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on durcit le paquet de tôles dans la zone de trai- tement thermique en le chauffant dans un four continu ou par induction, puis on le refroidit. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le revêtement anti-corrosion est un composé connu de résine époxyde durcissable appliqué par voie électrostatique et on utilise la chaleur résiduelle de ce paquet après le durcissement pour durcir ce revêtement.