Brevet FR2572862A1 — publié le 19860509

L'invention se rapporte a un stator de machine électrique tournante, comprenant notamment une culasse cylindrique dans laquelle sont fixés des aimants permanents, a un procédé de montage de ces éléments de stator et a un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans les dispositifs de l'état de la technique, les aimants sont en général soit collés dans la culasse, soit clipsés par des dispositifs élastiques fixés eux-mëmes par un rivet passant au travers de la culasse, soit clipsés et collés, soit fixés de façon particuliére par des dispositifs qui nécessitent un pré-usinage de la culasse et des aimants. comme c' est le cas dans les brevets FR 2 445 053 et FR 2 432 790 et dans le certificat d'addition FR 2 462 804 rattaché à ce dernier. Pour chacun de ces dispositifs, il est nécessaire soit d'utiliser des aimants non standard donc plus coûteux, soit de pratiquer des perçages perpendiculaires à l'axe pour le passage de rivets, soit de posséder un stock de stators en cours de polymérisation pour les aimants collés. Ceci a pour consequence un coût élevé du stator monté, l'impossibilité d'employer des aimants standard et/ou un assemblage interrompu et difficilement automatisable. L'invention a pour objet un stator de machine électrique tournante comprenant une culasse cylindrique dans laquelle sont placés au moins deux aimants ayant la forme de portion de cylindre, répartis régulièrement le long de la surface intérieure de la culasse et maintenus fixe par rapport å elle par des dispositifs élastiques de fixation disposés dans chaque espace séparant deux aimants suc cessifs, stator caractérisé en ce que chaque dispositif élastique de fixation non fixé dans la culasse est agencé de manière à exercer par coopération de ses extrémités avec les extrémités correspondantes des aimants successifs, entre lesquelles il est comprimé, une force dont la composante radiale est dirigée vers l'extérieur et la composante tangentielle est dirigée vers l'aimant en assurant ainsi le maintien en place de 1 aimant dans la culasse par frottement. Avantageusement, les dispositifs de fixation n'ont aucun point de contact avec la culasse. L'invention a également pour objet un procédé de montage des différents éléments d'un stator du genre précité, caractérisé en ce qu'on positionne la culasse horizontalement, on positionne les aimants contre la surface périphérique intérieure de la culasse selon une répartition régulière, on comprime latéralement les dispositifs élastiques de fixation, on les introduit par le haut dans les espaces séparant les aimants et en ce qu'on les laisse se détendre partiellement lorsqu'ils sont en regard des aimants pour que leurs extrémités viennent en prise avec les extrémités correspondantes des aimants. L'invention a enfin pour objet un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. D autres caractéristiques et avantages de 1 invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation du dispositif élastique de fixation destiné à étre placé dans le stator selon l'invention; - la Fig.2 est une vue en plan par-dessus d'un stator monté comprenant le dispositif de la Fiv.1; - la Fig.3 d'un deuxième mode de réalisation du dispositif élastique de fixatian destiné à être placé dans un stator selon l'invention; - la Fig.4 est une vue en plan par-dessus d'un stator monté comprenant le dispositif de la Fig.3;; - la Fig.5 est une vue schématique en perspective partiellement arrachée d'un appareil de montage pour la mise en oeuvre du procédé de montage d'un stator selon l'invention; - les Fig.6A à 6C sont des vues schématiques des différentes phases du montage des dispositifs élastiques de fixation à l'aide de l'appareil de la Fig.5. Dans la Fig.1, il s'agit d'un ressort 1 avantageusement en acier trempé comportant un ensemble 2 de trois ondulations ou coudes à section en arc de cercle. Les ondulations extrêmes 3 se raccordent à l'ondulation centrale 4 de courbure inverse par deux parties rectilignes 5. Chaque ondulation 3 comporte à son extrémité externe un bec 6 arrondi de courbure inverse. La largeur de la bande à partir de laquelle est formé le dispositif 1 est approximativement égale à la longueur de la paroi d'extrémité d'un aimant à la fixation duquel il est destiné. par exemple 22 mm. et son épaisseur peut-etre de 0,3 mm. A titre d'exemple, les différentes parties du dispositif peuvent avoir les dimensions et caractéristiques suivantes - Les ondulations extrêmes 3 décrivent un angle de 190 pour un rayon de 2,25 mm. - L'ondulation centrale 4 décrit un angle de 150 -pour un rayon de 3 mm. - Les parties rectilignes S ont une longueur de 1,25 mm. - Les becs 6 décrivent un angle de 90 pour un rayon de 0,75 mm. De ce fait, la distance séparant les deux becs d'extrémité 6 est approximativement de 16 mm. La Fig.2 représente un stator 7 selon 1'invention dans lequel sont montés quatre aimants 8 appliqués sur la surface intérieure 9 d'une culasse cylindrique 10. Les aimants 8 sont maintenus en place par quatre dispositifs élastiques 1 places dans chacun des espaces séparant deux aimants consécutifs, montés précontraints et non fixés â la culasse du stator. Les aimants 8 sont constitués par des portions de cylindre ayant même courbure que la culasse 10 et d'angle au centre tel que des espaces soient ménagés pour loger les dispositfs 1 précontraints. Les becs d'extrémité 6 sont en contact avec les extrémités biseautées 11 des aimants 8 de sorte que, les dispositifs élastiques étant montés précontraints, ces becs arrondis engendrent chacun une force F. Chacune de ses forces F présente une composante radiale Fl dirigée vers l'extérieur de la culasse et une composante tangentielle F2 dirigée à partir de chaque bec -vers l'aimant avec lequel il est en contact, de sorte, que la combinaison de toutes les forces F tendent à créer des forces de frottement entre les aimants et la culasse du stator qui maintiennent fixes les aimants relativement les uns aux autres et à la culasse. La forme arrondie du bec d'extrémité 6 favorise le maintien en prise avec les extrémités 11 des aimants sous les contraintes appliquées à ce dispo sitif. A titre d'exemple, un dispositif élastique 1 de dimension telle qu'envisagée ci-dessus voit sa longueur entre bec 6 ramenée à 12 mm lorsqu'il est placé sous contrainte. La Fig.3 représente un deuxième mode de réalisation d'un dispositif élastique 101 destiné à être placé dans un stator selon l'invention (non représente). il s'agit d'un ressort, comportant un ensemble 102 de trois ondulations dans lequel les ondulations extrêmes 103 à section en arc de cercle se raccordent à une ondulation centrale ayant la forme d'une auge. Cette auge comporte un fond plat raccorde à deux parties rectilignes 105 par deux coudes 106, les ondulations extrêmes 103 se raccordant aux parties rectilignes 105. Chaque ondulation extreme 103 comporte à son extrémité externe une patte 107 arrondie de coubure inverse raccordée à cette extrémité par une partie rectiligne 108. La largeur de bande à partir de laquelle est formé le dispositif 101 est approximativement égale à la longueur d'extrémité d'un aimant à la fixation duquel il est destiné, par exemple 27 mm, et son épaisseur est de 0,2 mm par exemple. A titre d'exemple, les différentes parties du dispositif 1 peuvent avoir, telles que vues sur la Fig.3, les dimensions et caractéristiques suivantes - Les ondulations extrêmes 103 décrivent un angle de 101 pour un rayon de 3,1 mm. - Le fond plat 104 à une longueur de 8 mm. Les parties rectilignes 105 ont une longueur de 7 mm. - Les coudes 106 décrivent un angle de 56' pour un rayon de 1 mm. - Les parties rectilignes 107 ont une longueur de 2 mm. - Les pattes arrondies 108 décrivent un angle 70"' pour un rayon de t mm. De ce fait, la distance séparant les deux extrémités des pattes arrondies 108 est approximativement de 34 mm. La Fig.4 représente un stator 109 selon l'invention dans lequel sont montés deux aimants 110 appliqués sur la surface intérieure 111 d'une culasse cylindrique 112. Les aimants 110 sont maintenus en place par deux dispositifs élastiques 101 placés dans chacun des espaces séparant deux aimants consécutifs, montés précontraints, et non fixés à la culasse du stator. Les aimants 110 constitués par des portions de cylindre ayant la même courbure que la culasse 112 et d'angle au centre tel que des espaces soient ménagés pour loger les dispositifs 1 précontraints. Les pattes arrondies 108 des dispositifs élastiques sont en contact avec les extrémités biseautées 113 des aimants 110 de sorte que, le dispositif étant monté précontraint, les pattes arrondies engendrent chacune une force F dirigée vers l'extérieur de la culasse. Chaque force F présente une composante radiale F1 dirigée vers l'extérieur de la culasse et une composante tangentielle F2 dirigée, à partir de la patte arrondie 108, vers l'aimant avec lequel cette dernière est en contact. La combinaison de toutes les forces F tendent ainsi à créer des forces de frottement entre les aimants et la culasse du stator qui maintiennent fixes les aimants relativement l'un à l'autre et à la culasse. La forme arrondie des pattes d'extrémité 108 favorise le maintien en prise avec les extrémités des aimants sous les contraintes appliquées -à ce dispositif. A titre d'exemple, un dispositif élastique 1 de dimension telle qu'envisagée ci-dessus voit sa longueur entre pattes 108 ramenée à 25 mm lorsqu'il est en place sous contrainte. Ainsi qu'on peut lavoir sur les Fig.2 et 4 chaque dispositif 1 ou 101 est écarté de la culasse. Par ailleurs, ces ondulations ou sa partie en forme d'auge ménagent sur le pourtour delta culasse des passages transversaux pour divers accessoires et notamment des tirants 12 ou 114 d'assemblage de la machine tournante. On peut noter pour chacun des exemples décrits, que l'écartement du dispositif élastique par rapport à la culasse permet en outre de dégager les abords d'un éventuel trou d'evacuation d'eau. Dans les deux modes de réalisation décrits à titre illustratif et non limitatif, aucun contact entre les dispositifs et la culasse n'étant nécessaire pour la fixation des aimants, il est possible de concevoir des ressorts purs pour lesquels le résultat ne sera dépendant que de la distance entre les extrémités de deux aimants consécutifs sans faire intervenir les tolérances d'épaisseur des aimants et sans que la force F varie en fonction de forces de frottement entre dispositif et la culasse. Un tel dispositif élastique est peu coûteux et son assemblage avec les aimants et la culasse est simple car l'axe de montage des différentes pièces est unique et donc cet assemblage peut etre aisément automatisé ainsi qu'on le verra ci-dessous. De plus, les aimants étant ainsi maintenus des mise en place du dispositif 1 et 101, le stator peut etre utilisé im mediatement, notamment pour la poursuite de l'assemblage, contrairement à ce qui se passe avec des aimants collés pour lesquels il faut attendre la consolidation de la colle. Les aimants utilisés dans la présente invention sont absolument standards et sont montés non ai mantés, donc statiques vis-à-vis des autres pièces métalliques. L'aimantation des aimants en place sur la machine tournante assemblée est préférable au montage d'aimants préaimantés surtout si ceux-ci sont minces, en raison de la perte d'énergie magnétique qui apparait lorsque l'aimant ne referme pas son flux au travers de pieces de bonne perméabilité. La Fig.5 représente un appareil de montage du stator selon l'invention. Il comporte une tablesupport horizontale 200 pourvue d'une gorge circulaire 201 de réception de la culasse à monter (non repré sentée). Une saillie circulaire 203 de réception des aimants (non représentés) coaxiale à la gorge circulaire 201 a une hauteur fonction du positionnement axial désire des aimants par rapport à la culasse. Des moyens de positionnement circonférentiel des aimants (dont seulement deux sont représentés), disposés dans la zone périphérique de la saillie circulaire 203, sont constitues par des tiroirs 204 pouvant s'effacer verticalement vers le bas dans des cavités 205 en surmontant l'effort produit vers le haut par un ressort 206 disposé entre la surface inférieure des tiroirs et le fond des cavités.Les tiroirs 204 et les cavités correspondantes 205 ont approximativement la forme de portion de cylindre de même courbure que la saillie circulaire 203, tous deux comportant des moyens 203a pour le guidage vertical et le maintien du tiroir dans la cavité. A la position d'équilibre les tiroirs 204 dépassent du bord supérieur des cavités 205 d'une hauteur approximativement égale à la hauteur des aimants à monter (non représentes) et peuvent s'effacer complétement dans les cavités 206. Des goulottes 207 (dont une seule a été représentée) sont disposées au-dessus des tiroirs et des cavités et comportent une partie supérieure 208 de réception des dispositifs élastiques détendus, un rétrécissement central 209 de mise sous contrainte des dispositifs élastiques et une partie inférieure 210 de guidage du dispositif élastique contraint vers le tiroir 204 correspondant. Cette goulotte a également la forme d'une portion de cylindre. Des poussoirs 211 (dont un seul a été représenté) mobiles dans une direction verticale sont disposés au-dessus des goulottes 207 et peuvent etre actionnés vers le bas. Le montage du stator s'effectue de la manière suivante, une culasse est amenée par le haut dans la gorge circulaire 201 alors que les goulottes 207 ne sont pas encore placées au-dessus des tiroirs et des cavités de manière à ne pas gêner la mise en place des aimants par le haut entre les tiroirs 204 qui dépassent de la saillie circulaire 203. Après avoir disposé les aimants contre la surface intérieure de la culasse , les goulottes sont mise en place (par exemple par la haut) et des dispositifs élastiques de fixation sont introduits dans la partie supérieure de ces goulottes. Les Fig.6A à 6D montrent schématiquement les différentes étapes de la mise en place d'un dispositif élastique de fixation entre deux aimants consécutifs. Sur la Fig.6A, le dispositif élastique de fixation 1 (ou 101) est situé dans la partie supérieure 208 de la goulotte 207 et repose sur les parois inclinées du rétrécissement 209. Sur la Fig.6B, le poussoir 211 est actionné verticalement vers le bas et pousse devant lui le dispositif élastique de sorte que, ce dernier est comprimé le long du rétrécissement pour entrer dans la partie inférieure 210 et arriver en contact avec la face supérieure du tiroir 204. Sur la Flg.6C, le poussoir 211 est descendu de manière que le dispositif élastique soit en regard des aimants, le tiroir 204 ayant pénétré complètement dans la cavite 205 en comprimant le ressort 206. Sur la Fig.6D, la goulotte et le poussoir sont remontés de sorte que le stator monté est extrait de la gorge circulaire sous l'action du ressort 206 sur le tiroir 204. Le stator ainsi monté est immédiatement utilisable -pour un assemblage ultérieur de la machine électrique tournante. Ceci permet dès lors un gain de temps dans l'assemblage et une automatisation facile du montage du stator par l'utilisation de l'appareil de montage décrit précédemment. il suffit en effet, de commander l'alimentation en pièces, leur amenée sur la tablesupport et dans la goulotte ainsi que la mise en place des goulottes et l'actionnement des poussoirs. Cette opération est simple du fait que les pièces et les différentes parties du dispositif de montage ont le meme axe de montage vertical. REVENDICATIONS 1. Stator de machine électrique tournante comprenant une culasse cylindrique (10; 112) dans laquelle sont placés au moins deux aimants (8; 110) en forme de portion de cylindre de même courbure que la culasse, répartis régulièrement le long de la surface intérieure de la culasse et maintenus fixes par rapport à elle par des dispositifs élastiques de fixation (1; 101) disposés dans chaque espace séparant deux aimants successifs, stator caractérisé en ce que chaque dispositif élastique de fixation (1; 1011 non fixé dans la culasse, est agencé de manière à exercer, par coopération de ses extrémités (6; 108) avec les extrémités correspondantes (11; 113) des aimants successifs, entre lesquelles il est comprimé, une force (F) dont la composante radiale est dirigée vers l'extérieur de la culasse et la composante tangentielle est dirigée vers l'aimant en assurant ainsi le maintien en place de l'aimant dans la culasse par frottement. 2. Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque dispositif élastique (1; 101) comporte une ou plusieurs ondulations ou coudes entre ses extrémités (6; 108). 3. Stator selon la revendication 2, carac térisé en ce que chaque dispositif élastique de fixation (1) comporte une ondulation centrale (4) se raccordant à deux ondulations extremes (3) de courbure inverse qui comportent chacune à leur extrémité externe un bec arrondi (6) de courbure inverse à celle de l'ondulation extrême, constituant une des extrémités du dispositif élastique. 4. Stator selon la revendication 2, caraç- térisé en ce que chaque dispositif élastique de fixation (101) comporte deux ondulations extrêmes t103) se raccordant aux bords (1Q5) d'une partie en forme d'auge à fond plat (104), les deux ondulations extrimes comportant chacune à leur extrémité externe une patte arrondie (108) de courbure inverse à celle de l'ondulation et constituant une extrémité du dispositif élastique. 5. Stator selon 1 une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les dispositifs élastiques (1; 101) n'ont aucun point de contact avec la culasse. 6. Stator selon 1 une quelconque des revendications 2 à 5. caractérisé en ce que les ondulations ou coudes (3.4 ; 103,104,105) forment des passages longitudinaux pour des vis ou tirants d'assemblage de la machine tournante. 7. Procédé de montage d'un stator selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que : on positionne horizontalement la culasse (10; 112 > . on répartit les aimants (B; 110) contre la surface intérieure de la culasse de maniée à ménager des espaces entre deux aimants successifs, on comprime latéralement les dispositifs élastiques (1; 101), on introduit par le haut les dispositifs élastiques (1; 101) dans les espaces entre les aimants et on les laisse se detendre partiellement pour que leurs extrémités viennent en prise avec les extrémités correspondantes des aimants. 8. Appareil de montage d'un stator selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une table-support horizontale (200) comportant des moyens (201) de r6- ception de la culasse (10; 112), des tiroirs (204),effaçables dans des cavités (205) de ladite table å l'encontre de moyens élastiques (206), et destinés a servir de butées latérales aux aimants (8; 110) en position sortie et comprenant en outre des moyens de compression et de guidage (207; 211) des dispositifs élastiques (1; 101) destinés à l'introduction de ces dispositifs entre les aimants avec effacement des tiroirs. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens (201) de réception de la culasse sont constitués par une gorge annulaire. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les moyens (207, 211) de compression et de guidage des dispositifs élastiques sont constitués par des goulottes (207) comportant une partie supérieure (20B) de reception des dispositifs élastiques non comprimés, un rétrécissement central (209) de compression des dispositifs élastiques et une partie inférieure (210) de guidage des dispositifs élastiques vers les espaces entre les aimants et par des poussoirs (211) mobiles verticalement dans lesdites goulottes. 11. Appareil selon l'une quelconque des re vendications 8 à 10, caractérisé en ce que des épaulements (203) de réception des aimants (8; 110) et de positionnement axial de ces aimants par rapport à la culasse sont prévus entre les tiroirs.