Brevet FR2626117A1 — publié le 19890721

DISPOSITIF ET PROCEDE POUR LE CALAGE. SUIVANT LA DIRECTION AXIALE, DU ROTOR D'UNE MACHINE TOURNANTE ET EN PARTICULIER D'UN MOTEUR ELECTRIQUE, ET MACHINE TOURNANTE AINSI CALEE. L'invention est relative à un dispositif pour le calage, suivant la direction axiale, du rotor d'une machine tournante et en particulier d'un moteur électrique, ce rotor étant monté sur un arbre porté, vers une extrémité, par un premier palier monté dans le stator de la machine, ledit arbre étant porté, vers son autre extrémité, par un second palier également monté dans le stator, des moyens de réglage du jeu axial étant prévus entre le second palier et un disque isolant appliqué contre la face voisine du rotor, ce disque comportant un manchon coaxial à l'arbre du rotor et faisant saillie en direction du second palier, les susdits moyens de réglage du jeu axial comprenant une douille d'écartement propre a prendre appui contre le second palier et à s'engager dans le manchon du disque isolant. Ce calage permet de diminuer les bruits de fonctionnement car un jeu non maltrisé autorise un pompage du rotor par rapport au stator avec des chocs successifs contre les paliers. Un dispositif de calage de ce type est montré, par exemple, par EP-A-0 065 585. La douille d'écartement constitue un élément de friction destiné à être lié en rotation à l'arbre et au rotor du moteur. Pour cela, on prévoit un emmanchement serré de a douille sur l'arbre, ainsi que dans le manchon lié au rotor. Toutefois, il faut que la douille d'écartement conserve la possibilité de coulisser axialement sur l'arbre pour permettre le calage et le réglage du jeu axial lors de l'assemblage du moteur. La nécessité d'autoriser le coulissement axial de la douille d'écartement peut 26? 117 conduire à un montage insuffisamment serré pour une liaison suffisante en rotation et en translation entre d'une part la douille d'écartement et, d'autre part, l'arbre et le rotor du moteur. Inversement, un montage serré de la douille pour assurer la liaison en rotation peut rendre diffi- cile le coulissement axial. Pour assurer une liaison efficace entre la douille d'écartement et le rotor, ainsi qu'avec l'arbre, il a été envisagé (voir DE-A-1 536 921) d'utiliser une matière de remplissage, propre à dur- cir, disposée entre la douille et le rotor. Toutefois, le dosage de la quantité de matière à mettre en place est délicat car le jeu axial à rattraper n'est pas connu de manière exacte, de sorte que l'efficacité de la liaison assurée avec la matière propre à durcir ultérieurement n'est pas toujours optimale. L'invention a pour but, surtout, de fournir un dispositif pour le calage, suivant la direction axiale, du rotor d'une machine tournante du type défini précédemment qui réponde mieux que jusqu'à présent aux diverses exigences de la pratique et qui, en particulier, permette d'utiliser au mieux une matière de liaison entre l'arbre, le manchon du disque isolant et la douille d'écartement. Selon l'invention, un dispositif pour le calage, suivant la direction axiale, du rotor d'une machine tournante, tel que défini précédemment, est caractérisé par le fait que le disque isolant du rotor comporte au moins un évidement, dont le plan moyen est sensiblement orthogonal à l'arbre du rotor, et un passage de communication entre cet évidement et un espace annulaire existant entre la surface interne du manchon et la surface extérieure de l'arbre du rotor, l'ensemble étant tel qu'au moment du calage, une matière liquide, propre à durcir par la suite, peut être introduite dans ledit espace annulaire, puis, lorsque la douille d'écartement est engagée dans le manchon et donc dans ledit espace annulaire, cette douille agit comme un piston et repousse l'excédent de matière liquide dans le susdit évidement, la matière liquide après durcissement assurant une liaison entre les diverses pièces. L'invention consiste également en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus expli- citement question ci-après à propos d'un mode de réalisation particulier décrit avec référence aux des- sins ci-annexés, mais qui n'est nullement limitatif. La figure 1, de ces dessins, est une coupe longitudinale avec parties en extérieur., d'un moteur électrique dont le rotor est calé suivant la direction axiale avec un dispositif conforme a l'invention. La figure 2 est une vue suivant la ligne Il-Il du disque isolant appliqué contre une face du rotor. La figure 3 est une coupe suivant la ligne 111-ll figure 2. La figure 4, enfin, est une coupe axiale de la douille d'écartement. En se reportant à la figure 1, on peut voir un moteur électrique 1 dont le stator 2 est réalisé à l'aide de pièces en tôle. Ce stator comprend un corps cylindrique central 3, notamment obtenu à partir d'une tôle roulée. - Des prolongement 4a, 4b sont prévus à chaque extrémité du corps 3: chaque prolongement 4a, 4b, notamment obtenu par embcótissage d'une tôle, comprend deux branches Sa, 5b diamétralement opposées, inclinées par rapport à la direction de l'axe du corps 3; les extrémités des branches 5a, 5b sont fixées sur le bord de la paroi du corps 3; du côté opposé à ces extrémités, les branches 5a, 5b sont reliées à un 2626 1 1? flasque 6a, 6b dont le plan moyen est orthogonal à l'axe du corps 3. Sur la face interne du corps 3 sont prévus des aimants permanents 7 notamment constitués par des ferrites. Un anneau de renfort, non représenté sur le dessin, peut être prévu autour du corps 3. A l'intérieur du stator est placé le rotor 8 qui est monté sur un arbre 9. Cet arbre est porté, vers une extrémité, par un premier palier 10 à rotule monté dans le stator 1, ledit arbre 9 étant porté, vers son autre extrémité, par un second palier 11à rotule, monté également dans le stator 1. Au moins une des rotules 10, 11 est montée à force sur l'arbre 9. Plus précisément, la rotule du palier 10 est reçue dans une cuvette 12 en forme de zone sphérique constituée par une empreinte ménagée dans le flasque 6_, et faisant saillie du côté opposé au rotor 8. De l'autre côté, la rotule du palier 10 est coiffée par une coupelle ouverte 13 maintenue par un ressort 14 propre à appliquer élastiquement ladite rotule contre la cuvette 12. Une bague de friction 15 est disposée autour de l'arbre 9, axialement entre la rotule du palier 10 et un collecteur 16 lié en rotation et en translation à l'arbre 9. Cet arbre et donc le rotor 8 calé sur l'arbre 9 sont donc en butée axiale contre le premier palier 10. Le second palier 11 est monté dans le flasque 6b de la même man!. re que le palier 10 dans le flasque 6a; les mêmes références numériques ont été utilisées pour désigner les pièces ou éléments servant au montage de la rotule du palier 11. Du fait des tolérances de fabrication, notamment en ce qui concerne le stator 1 réalisé à partir d'éléments en tôle, en particulier emboutie, on conçoit qu'il existe une dispersion, non négligeable, sur la distance axiale entre les deux flasques 6a, 6b, et plus précisément entre les zones sphériques 12, formant cuvette, prévues sur ces deux flasques. Il existe également une dispersion sur la dimension suivant la direction axiale de l'ensemble du rotor et du collecteur. Pour compenser les fluctuations, on prévoit des moyens de réglage R du jeu axial entre le second palier Il et un disque isolant 17 appliqué et fixé contre la face voisine du rotor 8. Ce disque 17 com- porte un manchon e18 coaxial à l'arbre 9 du rotor et faisant saillie en direction du second palier 11. Les moyens de réglage R du jeu axial comprennent une douille d'écartement 19 propre à prendre appui contre le second palier 11, et plus précisément contre la rotule de ce second palier et à s'engager dans le man- chon 18, du côté oppcsé au palier 11. La partie de l'arbre 9 située dans le rotor 8 et dans le manchon 18 a un diamètre supérieur à celui de la partie de cet arbre traversant le palier 11, de sorte qu'un épaulement 20 est formé au niveau de la zone de changement de diamètre; cet épaulement est situé a l'intérieur du manchon 18, vers l'extrémité ouverte de ce manchon. La douille 19 com- porte, du coté du palier 11, une partie 21 de plus forte épaisseur dont le diamètre interne porte sur la partie de section réduite de l'arbre 9. Une distance suffisante est prévue en-fe l'épaulement 20 et la par- tie 21 pour permettre, -ans tous les cas, le rattra- page du jeu axial. La dc.ille 19, du côté opposé à la partie 21, est engagée dans l'espace annulaire 22 compris entre la surface interne du manchon 18 et la surface extérieure de l'arbre 9. Les dimensions respectives des différentes pièces sont choisies de manière telle que la douille 26261 l 7 19 soit engagée à frottement doux dans le manchon 18 sans effort excessif; il en est de même pour le mon- tage de la douille 19 sur l'arbre 9. Le disque isolant 17 comporte au moins un évidement 23 (voir notamment figures 2 et 3) dont le plan moyen est sensiblement orthogonal à l'arbre 9 du rotor. Dans l'exemple de réalisation envisage, le disque 17 comporte un partie centrale munie, sur sa périphérie, d'extensions radiales 24, qui donnent à l'ensemble l'aspect d'une étoile. L'évidement 23 com- porte une couronne centrale prolongée, sur sa peériphérie, par des évidements radiaux 26 prévus dans les extensions 25. L'évidement 23 et ses prolongements 26 sont ouverts du côté de la face voisine du rotor 8 et appliqués contre cette face. Des passages de communication 27, au nombre de trois dans l'exemple considéré, sont prévus entre l'évidement 23 et l'espace annulaire 22. Ces passages 27 sont régulièrement répartis angulairement dans une collerette 28 qui limite radialement vers l'intérieur l'évidement 23, et qui vient en appui contre la face transversale voisine du rotor. L'ensemble est tel qu'au moment du calage, une matière liquide 29 propre à durcir, notamment par polymérisation, peut être introduite dans l'espace annulaire 22. Ensuite, lorsque la douille d'écartement 19 est engagée dans l'espace annulaire 22, cette douille agit comme un piston et repousse l'excédent de matière liquide dans l'évidement 23, au travers des passages de communication 27. Le manchon 18 peut comporter, sur sa paroi intérieure, une portée cylindrique 30 propre à s'appuyer sur l'arbre 9 du rotor. Cette portée 30, comme visible sur la figure 2, comporte trois échan- crures longitudinales 31 régulièrement réparties, propres à faire communiquer les zones de l'espace annulaire 22 situées axialement de part et d'autre de la portée 30. Le manchon 16 comporte une première paroi cylindrique interne 32, entourant directement l'arbre 9 du rotor, et une seconde paroi cylindrique 33 entourant la première paroi 32 à une certaine distance radiale. Un jeu annulaire 34 sépare les deux parois 32 et 33 qui se rejoignent, du côté du disque, pour former une seule épaisseur 35. La seconde paroi 33 absorbe les déformations lors de la mise en place du bobinage 36 de l'induit dont les enroulements peuvent venir s'appuyer contre la paroi 33. Cette disposition permet de bien ajuster la paroi 32 sur la douille 19, sans craindre des déformations parasites. En l'absence de la paroi 33, le bobinage pourrait s'appuyer directement contre la paroi 32 et causer sa déformation. Pour améliorer la liaison en rotation de la douille 19 avec le rotor, on prévoit, à l'extrémité de cette douille destinée à être introduite en premier dans le manchon 18, plusieurs échancrures telles que 37 (figure 4) régulièrement réparties sur la périphérie. Ces échancrures 37 s'ouvrent vers le fond du manchon 18 et sont propres à assurer un ancrage en rotation de la douille 19 dans la matière de rem- plissge 29 durcie. Ceci étant, le opérations de montage, et de calage suivant la dire tion axiale, du moteur élec- trique sont les suivantes, conformément à l'invention. Les opérations de montage sont effectuées de préférence en disposant l'axe du stator 2 vertical. Le flasque 6a avec ses branches Sa est fixé préalablement sur le corps 3 de stator. L'autre extrémité du corps 3 reste ouverte, ie prolongement 4b n'étant pas encore 26261 1 7 mis en place. Le palier 10 est monté dans la cuvette 12 du flasque 6_. Le rotor 8, monté sur l'axe 9, est ensuite mis en place dans le stator, la bague de fric- tion 15 étant placée entre le palier 10 et le collec- teur 16. L'arbre 9 fait saillie par son extrémité au- dehors de la cuvette 12. Du côté opposé au palier 10, le disque iso- lant 17, fixé sur le rotor, détermine, par son manchon 18, un logement formé par l'espace annulaire 22 qui s'ouvre vers le haut, du fait de la disposition verti- cale adoptée pour le montage. On procède alors au remplissage de cet espace 22 avec une matière liquide de liaison 29 propre à polymériser pour former une bague élastique ou rigide calibrée. On engage ensuite, sur l'arbre 9, la douille 19, et le palier 11 monté dans le flasque 6b du prolongement 4b. On pousse le prolongement 4b, et donc la douille 19, jusqu'à ce que les branches 5b viennent, par leurs extrémités, en position de fixation sur le corps 3. On effectue alors la fixation de ces branches b, par exemple par sertissage. Lors de cette opération, la douille 19 a coulissé dans l'espace 22 et a agi comme un piston en repoussant la matière liquide 29 vers les évidements 23 et 26. La matière liquide 29, après montage, durcit et établit une liaison en translation entre la douille 19 et l'ensemble du manchon 18 et du disque 17. En outre, cette douille 19 est en appui, par la face extrême de sa partie 21 contre la rotule du palier 11 de telle sorte que le jeu axial entre ce palier et l'ensemble lié au rotor est complètement rattrapé, quelle que soit la dispersion des cotes des diverses pièces à assembler, notamment au niveau du stator. Il est bien entendu que les passages de com- munication 27 doivent avoir des dimensions en relation directe avec la viscosité de la matière liquide afin que celle-ci ne passe pas trop facilement derrière le disque isolant 17. La suppression du jeu axial, de manière sûre et efficace, permet de réduire les vibrations et les bruits de fonctionnement. En outre, la solution de l'invention permet d'éviter un serrage axial trop important sur la rotule du palier 11, serrage qui pourrait provoquer, en fonctionnement, un échauffe- ment, et une usure rapide des organes de friction et donc une diminution des performances du moteur élec- trique. Ceci est rendu possible, notamment, grâce au fait que la douille 19 est montée sans serrage exces- sif sur l'arbre 9 ou dans le manchon 18, de telle sorte que son déplacement axial, lors du montage, pour le réglage du jeu, ne nécessite pas de développer des forces axiales élevées, qui mettraient les rotules de palier sous contrainte axiale engendrant un frottement non négligeable. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le calage, suivant la direction axiale du rotor d'une machine tournante et en particulier d'un moteur électrique, ce rotor étant monté sur un arbre porté, vers une extrémiémité, par un premier palier monté dans le stator de la machine tournante, ledit arbre étant porté, vers son autre extrémité, par un second palier également monté dans le stator, des moyens de réglage du jeu axial étant prévus entre le second palier et un disque isolant appliqué contre la face voisine du rotor, ce disque comportant un manchon coaxial à l'arbre du rotor et faisant saillie en direction du second palier, les susdits moyens de réglage du jeu axial comprenant une douille d'écartement propre à prendre appui contre le second palier et à s'engager dans le manchon du disque isolant, caractérisé par le fait que le disque isolant (17) du rotor (8) comporte au moins un évidement (23), dont le plan moyen est sensiblement orthogonal à l'arbre (9) du rotor, et un passage de communication (27) entre cet évidement et un espace annulaire (22) existant entre la surface interne du manchon (18) et la surface extérieure de l'arbre (9) du rotor, l'ensemble étant tel qu'au moment du calage, une matière liquide (29), propre à durcir par la suite, peut être introduite dans ledit espace annulaire (22), puis, lorsque la douille d'écartement (19) est engagée dans le manchon (18) et donc dans ledit espace annu- laire (22), cette douille agit comme un piston et repousse l'excédent de matière liquide dans le susdit évidement (23), la matière liquide après durcissement assurant une liaison entre les diverses pièces. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le disque isolant (17) comporte une partie centrale munie, sur sa périphérie, d'extensions radiales (24) dans lesquelles sont prévus 2626 1 7 des évidements (26). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérise par le fait que le ou les évidements (23, 26) du disque (17) sont ouverts du côté de la face voisine du rotor (8) et appliqués contre cette face. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le manchon (18) du disque isolant comporte, sur sa paroi intérieure, une portée cylindrique (30) propre à s'appuyer sur l'arbre (9) du rotor, cette portée cylindrique comportant au moins une échancrure longi- tudinale (31) propre à faire communiquer les zones de l'espace annulaire (22) situées axialement de part et d'autre de la portée (30) du manchon. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la douille d'écartement (19) comporte, du côté de son extrémité destinée à être introduite en premier dans le manchon (18), au moins une échancrure (37), s'ouvrant vers le fond du manchon, propre à assurer un ancrage de la douille (19) dans la matière de remplis- sage (29) durcie. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le manchon (18) comporte une première paroi cylin- drique interne (32) entourant directement l'arbre (8) du moteur, et une seconde paroi cylindrique (33) entourant la première à distance radiale, un jeu annu- laire (34) séparant les Jeux parois, lesquelles se rejoignent du côté du Jisque, pour former une seule épaisseur (35). 7. Procédé de calage et de réglage, suivant la direction axiale, du rotor d'un moteur électrique, ce rotor étant monté sur un arbre porté, vers une extrémité, par un premier palier monté dans le stator, ledit arbre étant porté vers son autre extrémité par 26261 1 7 un second palier également monté dans le stator, des moyens de réglage du jeu axial étant prévus entre le second palier et un disque isolant appliqué contre la face voisine du rotor, ce disque comportant un manchon coaxial à l'arbre du rotor et qui fait saillie en direction du deuxième palier, les susdits moyens de réglage du jeu axial comprenant une douille d'écartement propre à prendre appui contre le second palier et à s'engager dans le manchon du disque iso- lant, caractérisé par le fait qu'au moins un évide- ment, dont le plan moyen est sensiblement orthogonal à l'arbre (9) du rotor, est prévu dans le disque isolant (17) et qu'un passage de communication (27) est prévu entre cet évidement (23) et un espace annulaire (22) existant entre la surface interne du manchon (18) et la surface extérieure de l'arbre du rotor; que l'on introduit dans ledit espace annulaire (22) une matière de liaison liquide (29) propre à durcir par la suite, et que l'on engage dans le manchon (18) la susdite douille d'écartement (19) qui agit comme un piston et repousse la matière liquide en excédent dans le susdit évidement (23). 8. Machine tournante caractérisée par le fait que son rotor (8) est calé, suivant la direction axiale, avec un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.