Brevet FR2673052A1 — publié le 19920821

L'invention concerne des perfectionnements à des anneaux tôlés ou feuilletés, destinés à des machines électriques tournantes Ces anneaux sont constitués par des empilements d'unités annulaires ou lits L'invention concerne plus particulièrement les lits destinés à former de tels anneaux Ils sont utilisés pour réaliser des roues polaires feuilletées ou encore la partie magnétique d'un rotor Ces anneaux sont donc destinés à être reliés à un arbre. Pour des raisons pratiques, ces lits ou unités annulaires ne peuvent pas être réalisé(e)s en une seule pièce mais sont constitué(e)s d'éléments dont la forme générale est définie par deux arcs de cercle et deux segments de droite On constate en effet que la taille des anneaux est relativement grande et il n'existe pas de tôle de dimensions suffisamment importantes pour qu'un anneau entier puisse y être découpé De plus, même si cela était possible, une telle découpe entraînerait une perte importante de matière La réalisation de tels éléments permet donc de tenir compte des dimensions des tôles disponibles et d'utiliser la matière de façon optimale. On se réfère maintenant à la Figure 1 qui est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un noyau feuilleté de l'état de la technique On constate que cet anneau est constitué par un empilement de lits ou unités annulaires 1, 2, 3, 4 constitués ici de quatre éléments 5 Tous ces éléments sont identiques On constate que les liaisons mécaniques entre les éléments 5 sont réalisées par l'intermédiaire de tiges 6 qui les traversent Dans cet exemple, l'anneau comprend huit tiges. Cet anneau est destiné à être placé dans un champ magnétique, il est donc souhaitable de créer le moins possible des zones de perturbation du flux magnétique, celles-ci dégradant les caractéristiques de la machine sur laquelle l'anneau est monté C'est pourquoi, comme l'illustre la Figure 1, les éléments sont empilés de façon à se recouvrir Les éléments sont disposés de façon non jointive, selon des lits annulaires 1 à 4, de telle sorte que chaque élément d'un lit donné, par exemple l'élément 5 a, recouvre l'intervalle 7 laissé libre entre deux éléments, par exemple 5 b et 5 c, du ou des lits adjacents Sur la Figure 1, les éléments se recouvrent par moitié Il est alors indispensable que l'anneau comporte au moins deux lits pour assurer sa cohésion On connaît des systèmes dans lesquels les éléments se recouvrent par tiers, l'anneau étant alors constitué par au moins un ensemble de trois lits. On constate ainsi que ces tiges sont communes à tout l'empilement Elles permettent d'assurer ainsi la cohésion de l'anneau Elles sont utilisées pour presser l'empilement, de façon à ce que les éléments constitutifs ne puissent pas vibrer. Ces anneaux tôlés ou feuilletés présentent de nombreux inconvénients On constate tout d'abord que la présence de tiges, nécessaires à la cohésion de l'anneau, rend difficile, long et coûteux, l'empilage des éléments constitutifs. De plus, il est nécessaire de prévoir de nombreux trous pour permettre le passage des tiges dans les éléments Ces trous constituent des zones de perturbation du flux magnétique qui dégradent les caractéristiques de la machine sur laquelle l'anneau est monté. Enfin, l'anneau est en général monté sur un arbre par frettage Ainsi, on chauffe l'anneau, on l'ajuste sur l'arbre puis on le laisse refroidir On constate que ceci crée un effort sur les tiges ainsi que des déformations plastiques locales (mâtage) Ces déformations plastiques au niveau des liaisons tige-élément, entraînent une perte de serrage entre les différents éléments que l'on ne sait pas maîtriser. L'invention a pour objet de pallier ces différents inconvénients en proposant un anneau feuilleté ainsi qu'un lit constitutif de cet anneau, très résistant mécaniquement, engendrant des perturbations minimes du flux magnétique et peu coûteux. Ainsi, l'invention concerne un lit pour anneau tôlé ou feuilleté, constitué d'au moins deux éléments définis de façon générale par deux arcs de cercle et deux segments de droite caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant d'assembler de façon étroite lesdits éléments. Selon un premier mode de réalisation, l'invention concerne un lit pour anneau tôlé tel que ces moyens sont constitués par des découpes présentées par lesdits segments de telle sorte qu'à une première découpe d'un segment d'un élément donné correspond une autre découpe d'un segment d'un autre élément, cette autre découpe présentant une forme inverse de celle de la première découpe, les deux éléments pouvant être assemblés en insérant les deux découpes l'une dans l'autre. De façon préférée, tous les éléments sont identiques et leurs segments comportent une première et une deuxième découpes de forme inverse l'une de l'autre. Selon un mode particulier de réalisation, la première découpe est constituée par deux queues d'aronde mâles proéminentes par rapport audit segment et entourant une queue d'aronde femelle tandis que la deuxième découpe est constituée de deux queues d'aronde femelles entourant une queue d'aronde mâle proéminente par rapport audit segment. Selon un autre mode préféré de réalisation, la première et la deuxième découpes constituent une clé en T. Selon un deuxième mode de réalisation, l'invention concerne un lit pour anneau tôlé tel que ces moyens sont constitués, d'une part, par des découpes desdits segments présentant une forme telle que la découpe d'un segment d'un élément donné et celle d'un segment d'un autre élément peuvent être placées en vis-à-vis de façon à créer entre elles au moins un espace libre et d'autre part, par au moins une pièce intermédiaire destinée à être placée dans ledit espace. De façon préférée, ladite pièce intermédiaire présente une forme complémentaire dudit espace libre. De façon préférée, tous ces éléments sont identiques et leurs segments comportent une découpe identique. Selon un mode particulier de réalisation, ladite découpe est constituée par deux queues d'aronde femelles entourant une queue d'aronde mâle en alignement avec ledit segment. De façon préférée, ladite pièce intermédiaire a alors la forme de deux queues d'aronde tête-bêche. L'invention est également relative à un anneau feuilleté constitué par un empilement de lits selon l'invention. L'invention est également relative à un anneau feuilleté constitué par un empilement de lits selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, lesdites pièces intermédiaires présentant alors une épaisseur correspondant à celle de l'empilement. De façon à pouvoir presser l'empilement, l'anneau feuilleté selon l'invention comprend de plus des tiges traversant l'empilement. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite en regard des dessins annexés sur lesquels: la Figure 2 représente un premier mode de réalisation de l'invention, la Figure 3 représente un deuxième mode de réalisation de l'invention, la Figure 4 représente un premier exemple d'un détail de réalisation de la Figure 3, et la Figure 5 représente un deuxième exemple de réalisation d'un détail de la Figure 3. La Figure 2 illustre plus particulièrement un élément 20 constitutif d'un lit Dans cet exemple, un lit comprend six éléments de ce type Chacun d'eux est définit par deux arcs de cercle 8 et 9 et par deux segments de droite 10 et 11. On constate que chaque segment de droite 10, Il comporte une découpe particulière 12, respectivement 13 La découpe 12 est constituée par deux queues d'aronde femelles 14 et 15 entourant une queue d'aronde mâle 16 proéminente par rapport au segment 10 La découpe 13 présente une forme inverse de celle de la découpe 12 et comporte donc deux queues d'aronde mâles 17, 18, proéminentes par rapport au segment 11, entourant une queue d'aronde femelle 19. Dans cet exemple, tous les éléments constitutifs du lit sont identiques On comprend aisément qu'un autre élément peut être emboîté dans la découpe 12, par l'intermédiaire d'une découpe semblable à la découpe 13 de l'élément qui vient d'être décrit De même, un autre élément peut être emboîté dans la découpe 13, par l'intermédiaire d'une découpe de forme identique à celle de la découpe 12. On réalise ainsi, en emboîtant les uns dans les autres les différents éléments, un lit annulaire. Une fois emboîtés les uns dans les autres, les éléments présentent entre eux un certain jeu Ce montage a l'avantage d'être très résistant. Un anneau feuilleté ou tôlé est alors obtenu en empilant une pluralité de lits selon l'invention. En variante, les éléments peuvent comporter des découpes permettant de réaliser une clé en T entre deux éléments adjacents. On comprend que toute forme géométrique assurant l'imbrication mécanique de deux éléments adjacents peut être utilisée en une autre variante. La Figure 3 illustre un autre mode de réalisation de l'invention et montre deux éléments 21 et 22 constitutifs d'un lit Dans cet exemple, un lit comprend six éléments de ce type Chacun d'eux est défini par deux arcs de cercle 23,24; 25,26 et deux segments de droite 27,28; 29,30. Chaque segment de droite 27, 28, 29, 30 comporte la même découpe Dans cet exemple, cette découpe, par exemple la découpe 31, est constituée par deux queues d'aronde femelles et 36 entourant une queue d'aronde mâle 37, en alignement avec le segment 27 concerné. Les éléments 21 et 22 sont rendus solidaires en plaçant les découpes 32 et 33 de façon à ce que les éléments identiques (queues d'aronde mâles ou femelles) soient en vis- à-vis, puis l'on place dans chaque espace libre 38 et 39 ainsi créé par les queues d'aronde femelles, une pièce intermédiaire et 41. On réalise ainsi, en procédant de manière identique avec les autres éléments constitutifs, un lit annulaire. Comme dans le mode de réalisation illustré à la Figure 3, les éléments présentent entre eux un certain jeu et le montage est très résistant. La Figure 4 illustre une pièce intermédiaire 40 Cette pièce présente une forme complémentaire de l'un des espaces libres 38, 39 créés entre les découpes 32 et 33 présentées par les segments 28 et 29 de deux éléments constitutifs 21 et 22. Elle présente donc la forme de deux queues d'aronde tête- bêche L'épaisseur de la pièce 40 correspond sensiblement à celle des éléments constitutifs du lit, tels qu'illustrés à la Figure 3. La Figure 5 illustre une pièce intermédiaire 42 qui présente une forme identique à celle de la pièce 40 mais dont l'épaisseur est beaucoup plus importante De telles pièces intermédiaires peuvent être utilisées lorsque l'on souhaite réaliser un anneau feuilleté constitué d'un empilement de lits annulaires tels que celui décrit au regard de la Figure 3 Les espaces libres créés entre les découpes sont alors mis en regard à l'intérieur de l'empilement et des pièces telles que celle illustrée à la Figure 5 sont alors placées dans ces espaces On comprend que l'épaisseur de ces pièces correspond sensiblement à celle de l'empilement. Dans cette forme de réalisation les lits annulaires sont liés les uns aux autres par les pièces intermédiaires. Ce mode de réalisation présente l'avantage de nécessiter un nombre moins important de pièces intermédiaires et simplifie donc la réalisation de l'anneau feuilleté. On comprend que d'autres formes de découpes peuvent être utilisées dans la mesure o elles permettent toujours de créer des espaces libres entre deux éléments constitutifs, dans lesquels peuvent être placées des pièces intermédiaires assurant la liaison entre les deux éléments. Les lits qui viennent d'être décrits peuvent être empilés très facilement et la réalisation d'un anneau tôlé formé avec ceux-ci est peu coûteux En effet, les lits selon l'invention ne nécessitent pas la présence de tiges et l'empilement peut donc être réalisé très aisément. De plus, l'absence de tige permet d'éviter le percement des éléments et donc d'éviter toutes les perturbations du flux magnétique occasionnées par les trous ménagés pour le passage des tiges dans les systèmes connus précédemment. Le jeu qui existe entre les éléments constitutifs d'un lit apporte certes, de petites perturbations du flux magnétique Mais elles sont mineures par rapport à celles constatées dans les anneaux tôlés connus. Un certain nombre de tiges peut cependant être prévu. Elles n'ont pas pour objet de maintenir la cohésion de l'anneau et permettent seulement de presser l'empilement pour éviter les phénomènes de vibration Ces tiges sont cependant en nombre très limité Ainsi, les inconvénients liés aux déformations plastiques au niveau des liaisons tiges-éléments lors de la mise sous tension de l'anneau, par exemple par calage à chaud sur un arbre, sont diminués en conséquence La perte de serrage occasionnée par ces déformations est elle aussi diminuée. On peut noter que l'empilement peut être pressé par d'autres moyens que des tiges. Lors du frettage, un effort est donc exercé sur les tiges éventuelles, mais il est également exercé sur les découpes des éléments qui sont imbriquées les unes dans les autres Cependant, on constate que ces efforts occasionnent des desserrages beaucoup moins importants que lorsqu'ils sont exercés sur des tiges, la surface en cause étant beaucoup plus importante. Les signes de référence insérés après les caractéris- tiques techniques énoncées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières, et ne peuvent avoir en aucun cas pour effet de limiter l'invention aux modes particuliers de réalisation qui viennent d'être décrits. REVENDICATIONS 1 Lit pour anneau feuilleté constitué d'au moins deux éléments définis de façon générale par deux arcs de cercle et deux segments de droite, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant d'assembler de façon étroite lesdits éléments ( 20; 21,22). 2 Lit pour anneau feuilleté selon la revendication 1, caractérisé en ce que ces moyens sont constitués par des découpes présentées par lesdits segments ( 10, 11) de telle sorte qu'à une première découpe ( 12, 13) d'un segment d'un élément donné corresponde une autre découpe ( 13, 12) d'un segment d'un autre élément, cette autre découpe présentant une forme inverse de celle de la première découpe, les deux éléments pouvant être assemblés en insérant les deux découpes ( 12, 13) l'une dans l'autre. 3 Lit selon la revendication 2, caractérisé en ce que tous les éléments ( 20) sont identiques et en ce que leurs segments ( 10, 11) comportent une première et une deuxième ( 12, 13) découpes de forme inverse l'une de l'autre. 4 Lit selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première découpe ( 13) est constituée par deux queues d'aronde mâles ( 17, 18) proéminentes par rapport audit segment ( 11) et entourant une queue d'aronde femelle ( 19) tandis que la deuxième découpe ( 12) est constituée par deux queues d'aronde femelles ( 14, 15) entourant une queue d'aronde mâle ( 16) proéminente par rapport audit segment ( 10). Lit selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première et la deuxième découpes réalisent une clé en T. 6 Lit pour anneau feuilleté selon la revendication 1, caractérisé en ce que ces moyens sont constitués d'une part, par des découpes ( 31, 32; 33, 34) desdits segments ( 27, 28, 29, 30) présentant une forme telle que la découpe ( 32) d'un segment ( 28) d'un élément donné ( 21) et celle ( 33) d'un segment ( 29) d'un autre élément ( 22) peuvent être placées en vis-à- vis de façon à créer entre elles au moins un espace libre ( 38, 39) et d'autre part, par au moins une pièce intermédiaire ( 40, 41) destinée à être placée dans ledit espace. 7 Lit selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite pièce intermédiaire ( 40, 41) présente une forme complémentaire dudit espace libre ( 38, 39). 8 Lit selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que tous les éléments ( 21, 22) sont identiques et en ce que leurs segments ( 27, 28; 29, 30) comportent une découpe ( 31,32; 33,34) identique. 9 Lit selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite découpe ( 31) est constituée par deux queues d'aronde femelles ( 35, 36) entourant une queue d'aronde mâle ( 37) en alignement avec ledit segment ( 27). 10 Lit selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite pièce intermédiaire ( 40, 41) a la forme de deux queues d'aronde tête-bêche. 11 Anneau feuilleté caractérisé en ce qu'il est constitué par un empilement de lits selon l'une des revendications 1 à 10. 12 Anneau feuilleté caractérisé en ce qu'il est constitué par un empilement de lits selon l'une des revendications 1, 6 à 10, lesdites pièces intermédiaires présentant alors une épaisseur correspondant à celle de l'empilement. 13 Anneau feuilleté selon l'une des revendications, 1 l ou 12 caractérisé en ce qu'il comprend de plus des tiges traversant l'empilement pour permettre de presser ce dernier.