Brevet FR2598046A1 — publié le 19871030

L'invention concerne d'une manière générale les machines dynamoélectriques, et en particulier un assemblage de stator pour une machine dynamoélectrique Certains types de moteurs électriques sont fabri5 qués ou assemblés par la réalisation d'un stator à partir d'une série de plaques de stator empilées les unes sur les autres pour former un corps feuilleté. Dans certains cas, les tôles sont liées de façon définitive les unes aux autres pour former un corps ou un noyau rigide et solide. Dans 10 d'autres cas, les tôles sont assemblées librement en une rangée pour être ensuite repositionnées. Dans tous les cas, les enroulements de champ du moteur sont ensuite posés habituellement dans des encoches s'étendant axialement et ménagées dans la paroi d'un alésage traversant le stator. Ce 15 Stator est ensuite fixé à la carcasse du moteur de façon que l'alésage reçoive un rotor monté sur un arbre qui tourillonne dans la carcasse ou dans une structure associée. Les parois de l'alésage du stator et le rotor sont avantageusement concentriques afin d'établir un entrefer uniforme 20 entre les deux parties; autrement, le moteur est inefficace et présente des caractéristiques de fonctionnement inacceptables. Dans certaines applications, l'assemblage du stator du moteur est monté dans un corps indépendant qui 25 est muni de goupilles ou d'autres moyens transmettant le couple de réaction au corps. Le corps et l'assemblage du stator sont ensuite montés sur un support ou directement sur un autre corps dans lequel le moteur doit être utilisé. Par exemple, le moteur peut être utilisé pour entraîner 30 un compresseur de réfrigération fermé hermétiquement. De telles techniques d'assemblage sont trop complexes, trop coûteuses et trop lourdes pour être utilisées dans certaines applications. Par exemple, dans le domaine aéronautique ou 35 dans des domaines similaires, la complexité, le poids et le co t constituent des considérations extrêmement importantes. Un exemple d'une telle utilisation réside dans des moteurs d'entrainement de compresseurs à aubes fixes utilisés dans des dômes de radar d'aéronefs o de la chaleur est pro5 duite et un refroidissement est nécessaire. Un compresseur de fluide réfrigérant est utilisé de façon classique dans de telles applications. Cependant, les dimensions et l'environnement réduit empêchent pratiquement l'utilisation de moteurs classiques à corps séparés dans lesquels le rotor et le stator sont logés. Des mécanismes complexes pour soutenir le couple de réaction résultant du couple pulsatoire de charge ne peuvent être utilisés dans de telles zones exiguës. L'invention vise à résoudre les problèmes ci15 dessus en proposant un montage particulier pour un assemblage de stator dans un moteur ou une machine dynamoélectrique du type en porte-à-faux. L'invention a donc pour objet une machine dynamoélectrique perfectionnée et nouvelle comportant un assemblage particulier pour le montage du stator du moteur. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une machine dynamoélectrique comportant l'assemblage de stator selon l'invention. Dans l'exemple de réalisation de l'invention, 25 il est utilisé un bâti qui définit une face de montage. Un rotor fait saillie du bâti au-delà de la face de montage dans une orientation en porte-à-faux. L'assemblage du stator est monté directement sur la face de montage du bâti autour du rotor. En particulier, l'assemblage du stator comprend plusieurs tôles liées les unes aux autres en un ensemble empilé afin d'entourer circonférentiellement le rotor. Un nombre donné des tôles, à une extrémité de l'assemblage du stator, sont élargies radialement pour définir une bride circonférentielle de montage. Des moyens de fixation, tels que des boulons, passent à travers la bride de montage à intervalles espacés angulairement afin de monter l'assemblage du stator sur la face du bâti autour du rotor dans une orientation en porte-à-faux. Par conséquent, aucun bâti ou corps extérieur pour l'assemblage du stator n'est nécessaire. Les moyens de montage, c'est-à-dire les tôles élargies, constituent un moyen permettant de monter l'assemblage du stator sans autre mécanisme extérieur de montage. La complexité, le poids et le coût des moteurs 10 antérieurs du type décrit sont donc essentiellement éliminés ou notablement réduits par l'invention. En outre, l'entrefer du stator peut être aisément réglé pour rattraper une rotation excentrée du rotor du moteur avant que le stator soit bloqué en position 15 par fixation de la bride élargie à l'extrémité du moteur. En particulier, des ouvertures agrandies sont prévues dans la bride du stator pour recevoir les boulons de fixation. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'une machine dynamoélectrique qui comprend un bâti 20 et un rotor faisant saillie du bâti dans une orientation en porte-à-faux. Le procédé consiste à former l'assemblage du stator en liant les unes aux autres plusieurs tôles formant un ensemble empilé, un nombre donné de tôles situées à une extrémité de l'assemblage du stator étant élargies pour former la bride de montage. Cette dernière est ensuite fixée au bâti pour positionner l'assemblage du stator autour du rotor. Puis l'assemblage du stator est réglé et fix6 en position par rapport au rotor du moteur. L'invention sera décrite plus en détail en 30 regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels les mêmes références numériques désignent les mêmes éléments: la figure 1 est une coupe axiale d'un compresseur à aubes fixés et d'un moteur d'entraînement comprenant 35 l'assemblage de stator selon l'invention; 15 20 25 30 35 la figure 2 est une coupe axiale de l'assemblage de stator proprement dit; et la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2. En référence plus en détail aux dessins et tout d'abord à la figure 1, un ensemble à compresseur à aubes fixes et à moteur d'entraînement est illustré et désigné globalement en 10. L'ensemble comprend un corps extérieur ou "enveloppe" ayant une première partie 12 renfermant un compresseur de fluide réfrigérant, indiqué globalement en 14, et une seconde partie 16 logeant un moteur, indiqué globalement en 18, qui comprend l'assemblage de stator décrit ci-après. Les première et seconde parties 12 et 16 de l'enveloppe sont fixées respectivement l'une à l'autre par des boulons 20 espacés circonférentiellement et elles sont reliées de façon hermétique par un joint d'étanchéité 22. Une entrée 24 s'étend à travers la partie 12 de l'enveloppe vers le compresseur 14. Des paliers 26 et 28 sont prévus de part et d'autre du compresseur 14, et un arbre 30 d'entraînement s'étend axialement à travers l'ensemble entre le compresseur 14 et le moteur 18. Un rotor 32 est fixé sur l'arbre 30. Un assemblage de stator, désigné globalement en 34, entoure le rotor 32. Comme décrit plus en détail ci-après, l'assemblage de stator est fixé sur une face 36 de montage d'un bâti intérieur 38 afin d'entourer circonférentiellement le rotor 32. Le bâti 38 est fixé à la partie 12 de l'enveloppe par des boulons intérieurs 37. Des bobinages de champ du moteur sont montés dans des encoches s'étendant axialement (non représentées) dans la paroi d'un alésage 39 de l'assemblage 34 du stator, de manière classique. Dans un fonctionnement classique, un couple pulsatoire de charge résulte d'une rotation du rotor 32 pour entraîner le compresseur 14 par l'intermédiaire de l'arbre 30 d'entraînement. On peut voir que l'ensemble 10 à compresseur de fluide réfrigérant et moteur d'entraînement est d'une construction très compacte du fait, en partie, du montage du rotor 32 et du stator 34 en porte-à-faux, ces éléments 5 faisant saillie vers l'extérieur de la face 36 de montage du bâti intérieur 38. On peut voir qu'aucun corps séparé n'est nécessaire au stator. En référence aux figures 2 et 3 considérées avec la figure 1, l'assemblage 34 de stator comprend d'une faóon générale un noyau du type feuilleté. Le noyau comprend, aux deux extrémités, une tôle isolante 40. Le noyau du stator comprend plusieurs tôles 42 de noyau qui ont des dimensions établies d'après les performances électromagnétiques demandées du moteur. Le noyau comprend en outre 15 un nombre donné de tôles 44 à son extrémité intérieure, ces tôles étant d'un diamètre agrandi afin de former une bride circonférentielle de montage. Le nombre total de tôles 42 de noyau et de tôles 44 de bride constitue le fer total du circuit magné20 tique du stator. Le nombre de tôles 44 de bride dépend de l'épaisseur souhaitée de la bride de montage. Par exemple, treize tôles 44 de bride, ayant chacune une épaisseur de 0,3556 mm, forment une bride de montage d'une épaisseur de 4,62 mm. L'augmentation de diamètre des tôles 44 de la 25 bride peut être de l'ordre de 4,76 mm. Des moyens sont prévus pour fixer la bride formée par les tôles 44 à la face 36 de montage du bâti 38 afin de monter l'assemblage 34 du stator en porte-à-faux autour du rotor 32. Plus particulièrement, plusieurs ouver30 tures 46 sont ménagées à travers les tôles 44 de la bride, ces trous ou ouvertures étant espacés angulairement autour de l'assemblage du stator. Des boulons 48 (figure 1) sont destinés à être placés dans les ouvertures 46 et à fixer par vissage l'assemblage du stator sur le bâti 38. Pour 35 permettre un réglage de la position de l'assemblage 34 du stator par rapport au rotor 32 afin de rattraper la rotation excentrée du rotor, les ouvertures 46 sont agrandies par rapport au diamètre des boulons 48 afin de permettre un réglage radial du stator par rapport au rotor fixe avant que l'assemblage du stator soit bloqué fixement en position autour du rotor. Ceci est important pour établir un entrefer uniforme entre les deux parties. Autrement, le moteur est inefficace et présente des caractéristiques de fonctionnement inacceptables. L'invention englobe un procédé de fabrication de la machine dynamoëlectrique à utiliser dans l'ensemble à compresseur et moteur d'entraînement décrit ci-dessus. En particulier, le procédé consiste à former un assemblage 34 de stator en reliant les unes aux autres des tôles 42 15 de noyau, des tôles 44 de bride et des tôles isolantes 40 dans l'ensemble empilé illustré et décrit ci-dessus. Cette technique de liaison peut consister à appliquer un composé époxy sur les tôles, puis à le faire sécher. Les tôles sont alors empilées, par exemple-en étant placées dans un montage 20 serré à une valeur de couple particulière, qui est calculée pour donner une force de compression basée sur l'aire de contact entre tôles adjacentes. L'ensemble est ensuite placé dans sa totalité à l'intérieur d'un four et cuit à une température assez élevée pour faire fondre le revêtement 25 d'époxy des tôles. L'époxy durcit ou se resolidifie en refroidissant et forme ainsi une liaison entre les surfaces des tôles. Après que les tôles d'assemblage du stator ont été liées, on peut voir que la bride de montage formée par les tôles 44 de bride constitue en fait une partie intégrante 30 de l'assemblage du stator, éliminant tous gabarits ou mécanismes extérieurs de montage. Il convient en outre de noter que des assemblages empilés et liés de stator de l'art antérieur présentent classiquement un diamètre extérieur qui est usiné pour 35 s'ajuster à des structures de corps complémentaires, et qu'un trou de synchronisation/limitation de couple est ménagé dans leur diamètre extérieur ou dans leur face extrême. Ceci est nécessaire pour monter convenablement le stator dans un corps. Avec l'assemblage de stator de 5 l'invention, cet usinage est inutile, car l'assemblage de stator n'est pas monté dans un corps et la fonction de synchronisation et de limitation de couple est assumée par les ouvertures agrandies formées dans la bride de montage elle-même de l'assemblage du stator. Il est évident que les enroulements ou bobinages qui sont entourés de matière isolante sont montés sur l'assemblage du stator avant le montage de cet assemblage sur le bâti 38. L'assemblage de stator achevé, une fois les enroulements en place, est simplement glissé sur 15 le rotor 32 du moteur et fixé au bâti 38 au moyen des tôles 44 de bride et des boulons 48. L'entrefer du stator est finalemement réglé pour rattraper la rotation excentrée du rotor du moteur avant que les tôles de bride soient fixées finalement en position. On peut voir que la machine dynamoélectrique de l'invention, et notamment les moyens et le procédé particuliers de montage de l'assemblage du stator, permettent un montage extrêmement simple, léger et peu coûteux qu'il était impossible de réaliser jusqu'à présent. L'invention peut 25 être aisément appliquée à une utilisation dans des zones exiguës, telles que dans le cas d'applications à l'aéronautique, par exemple pour une utilisation dans un compresseur de fluide réfrigérant dans un dôme de radar d'un aéronef. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la machinedynamoélectrique décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. 15 20 25 30 35 REVENDICATIONS 1. Machine dynamoélectrique caractérisée en ce qu'elle comporte un bâti (38), un assemblage f34) de stator comprenant plusieurs tôles (40, 42, 44) liées les unes aux autres en un ensemble empilé, un nombre donné de tôles (44) situées à une extrémité de l'assemblage du stator étant élargies pour définir une bride de montage, des moyens (48) destinés fixer la bride au bâti afin de monter l'assemblage du stator dans une orientation en porte-à-faux par rapport au bâti, et des moyens (46) associés à la bride pour permettre de régler la position de l'assemblage du stator par rapport au bâti. 2. Machine dynamoélectrique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un rotor (32) dépassant d'une face (36) du bâti sur laquelle les moyens de fixation montent la bride de l'assemblage du stator. 3. Machine dynamoélectrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de réglage comprennent des boulons (48) passant par des trous agrandis (46) ménagés dans la bride de l'assemblage du stator. 4. Machinedynamoélectrique caractérisée en ce qu'elle comporte un bâti (38) définissant une face (36) de montage, un rotor (32) dépassant de la face de montage du bâti, dans une orientation en porte-à-faux, un assemblage (34) de stator comprenant plusieurs tôles (40, 42, 44) liées les unes aux autres en un ensemble empilé afin d'entourer circonférentiellement le rotor, un nombre donné de tôles (44) situées à une extrémité de l'assemblage du stator formant une bride circonférentielle de montage, et des moyens (46, 48) de fixation réglablespassant à travers la bride afin de monter l'assemblage du stator sur la face de montage du bâti, autour du rotor,et de permettre de régler la position de l'assemblage du stator par rapport au rotor. 5. Machine dynamoélectrique selon la revendication 4., caractérisée en ce que les moyens de fixation comprennent des boulons (48) et des ouvertures agrandies (46) ménagées à travers la bride afin de recevoir les boulons.