Brevet FR2806222A1 — publié le 20010914

DISPOSITIF D'ASSEMBLAGE POUR MOTEUR AYANT DES AIMANTS INDUCTEURS MAGNETISES DE MANIERE PERMANENTE Description détaillée de l'invention Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif d'assemblage pour assembler ensemble le rotor et le stator d'un moteur ayant des aimants inducteurs magnétisés de manière permanente. Art antérieur On connaît traditionnellement un type de moteur CC à collecteur dans lequel on utilise un aimant permanent comme inducteur (stator). Lors de la fabrication du moteur traditionnel en utilisant de la ferrite pour l'aimant permanent, le rotor et le stator sont assemblés l'un avec l'autre avant la magnétisation du matériau d'aimant permanent et le matériau d'aimant permanent est magnétisé après l'assemblage. Autrement dit, le matériau d'aimant permanent pas encore magnétisé est fixé à la carcasse stator, le rotor est fixé à la carcasse stator, le moteur est placé sur une machine de magnétisation et le matériau d'aimant est magnétisé. Le procédé ci-dessus est utilisé car, dans l'état o le matériau d'aimant n'est pas encore magnétisé, le rotor n'est pas attiré vers le stator lorsque le rotor est inséré dans le stator, et le rotor et le matériau d'aimant ne sont pas endommagés par le contact, le frottement ou les chocs réciproques. Problèmes à résoudre par l'invention Ces dernières années, on a élaboré un aimant à base de néodyme-fer-bore, et similaires, à haute densité de flux magnétique et on envisage l'utilisation de ces matériaux magnétiques pour le stator. Dans le cas o on utiliserait ces matériaux magnétiques à haute densité de flux magnétique, le stator à l'état d'un corps unique doit être placé dans la machine de magnétisation afin d'être magnétisé de manière sûre. La raison en est que, si le stator est magnétisé après avoir attaché le rotor au stator, le flux magnétique destiné à la magnétisation ne peut être concentré suffisamment sur le matériau magnétique et l'aimant permanent ne peut recevoir un magnétisme suffisamment puissant. Si le rotor et le stator doivent être assemblés l'un avec l'autre en insérant le rotor dans le stator après avoir magnétisé de manière permanente le matériau magnétique, le rotor est attiré par l'aimant permanent situé du côté stator. Comme le magnétisme de l'aimant permanent est puissant, le rotor est attiré par l'aimant permanent et entre en contact avec celui-ci et il est difficile d'insérer le rotor facilement dans une position correcte. Si l'on insère le rotor davantage en le forçant dans le stator, le rotor entre en contact avec et raye l'aimant permanent et peut entraîner l'endommagement de l'aimant permanent. En particulier lorsque l'aimant est traité en surface contre la rouille, comme dans le cas de l'aimant à base de néodyme-fer-bore, la couche de traitement de surface est endommagée par le contact avec le rotor et les propriétés antirouille se dégradent. En cas d'assemblage d'un moteur CC à balais ayant une bobine d'induit, un commutateur, etc., la bobine d'induit et le commutateur pourraient être endommagés lorsque le rotor est attiré par l'aimant permanent du stator. D'autres problèmes sont posés par le fait qu'on risque de se blesser les doigts en assemblant à la main le rotor avec le stator car le rotor est attiré par l'aimant permanent et par conséquent le rendement de l'ensemble peut se dégrader. La présente invention a été faite compte tenu de la situation ci-dessus et a pour objet de proposer un dispositif d'assemblage pour assembler un moteur ayant des aimants inducteurs magnétisés de manière permanente, de permettre d'empêcher le rotor d'entrer en contact avec les aimants permanents, et de permettre un assemblage simple et facile lorsque le rotor est assemblé au stator après que les matériaux d'aimant permanent du stator ont été magnétisés. Exposé de l'invention Selon l'invention, les objets ci-dessus sont atteints à l'aide d'un dispositif d'assemblage constitué de la manière suivante. Un dispositif d'assemblage pour moteur à inducteur aimant permanent comprenant: une carcasse stator globalement cylindrique, des aimants inducteurs permanents fixés à la surface cylindrique intérieure de la carcasse stator et un rotor dont l'arbre est supporté par des supports d'arbre avant et arrière appariés fixés à la carcasse stator, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend: un gabarit pour assembler et maintenir une extrémité d'un rotor sur un support d'arbre, un support de rotor plus petit que le diamètre intérieur du stator et pour maintenir l'autre l'extrémité du rotor en alignement avec l'axe de rotor, et. un support de carcasse stator pour maintenir la carcasse stator en dehors du support de rotor et capable de se déplacer de manière relative en direction de l'axe de rotor tout en maintenant la carcasse stator, et en ce que la carcasse stator est assemblée audit premier support d'arbre en déplaçant de manière relative le support de carcasse stator en alignement avec l'axe de rotor tout en maintenant l'autre extrémité du rotor avec le support de rotor. Pour maintenir la carcasse stator fixement avec le support de carcasse stator, il est préférable qu'une rainure annulaire soit formée autour de la surface cylindrique extérieure de la carcasse stator, que le support de carcasse stator comprenne une paire de griffes de retenue ayant chacune une surface de mise en prise globalement incurvée destinée à venir en prise avec et à s'insérer dans la rainure annulaire, et que la carcasse stator soit maintenue par les griffes de retenue. Il peut autrement être constitué de telle façon qu'une partie annulaire surélevée soit formée ou que plusieurs parties annulaires surélevées soient forméeS autour de la surface cylindrique extérieure de la carcasse stator, et que le support de carcasse stator vienne en prise avec la ou les parties surélevées pour maintenir la carcasse stator. Dans le cas o la rainure annulaire est formée, il est préférable de déplacer la rainure de la position de l'aimant permanent dans la direction axiale de la carcasse stator. Ainsi, la diminution de la surface en coupe transversale de la trajectoire de flux magnétique de l'aimant permanent de part et d'autre de la carcasse stator du fait de la présence de la rainure annulaire est empêchée et la possibilité de réduction des performances du moteur est éliminée. En cas de moteur à balais, il peut être assemblé de telle sorte que le côté commutateur du rotor soit inséré dans un support d'arbre auquel doit être fixé un porte-balais. Ensuite, le support de stator est déplacé de manière relative sur l'axe de rotor tout en maintenant l'autre côté d'extrémité du rotor avec le support de rotor pour joindre le stator au rotor. La présente invention produit un effet notable lorsqu'elle est appliquée aux aimants permanents à haute densité de flux magnétique, en particulier lorsqu'elle est appliquée par exemple aux aimants à base de néodyme- fer-bore. Même s'il est naturel que le support de rotor doive être réalisé avec un diamètre extérieur plus petit que le diamètre intérieur du stator (le même que le diamètre intérieur des aimants permanents), il est également possible de réaliser une forme globalement cylindrique dont le diamètre est supérieur au diamètre extérieur du rotor, de sorte que, lors de l'assemblage de la carcasse stator, la carcasse stator puisse être déplacée de manière relative tout en amenant la surface cylindrique extérieure du support de rotor à guider les aimants permanents. Par conséquent, il est possible de faire fonctionner l'ensemble de manière plus stable. A cet égard, il est préférable dans ce cas que la surface cylindrique extérieure du support de rotor soit réalisée à partir d'un matériau qui n'endommage pas l'aimant permanent même si la surface cylindrique vient en contact avec les aimants permanents. Par exemple, le support de rotor peut être réalisé à partir d'une matière plastique ou sa surface cylindrique extérieure peut être revêtue de la matière plastique. Brève description des dessins La présente invention va être mieux comprise à la lecture de la description ci-après prise conjointement avec les dessins joints fournis à simple titre d'exemple non limitatif, sur lesquels: la figure 1 est une vue latérale, partiellement en coupe transversale, d'un démarreur destiné à un moteur comme mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue de face de celui-ci; la figure 3 est une vue latérale en coupe transversale d'un stator; la figure 4 illustre la vue en coupe prise le long de la ligne IV-IV de la figure 3; la figure 5 est une vue latérale d'un dispositif d'assemblage; la figure 6 est une vue de face de celui-ci; la figure 7 représente la vue en coupe prise le long de la ligne VII-VII de la figure 5; la figure 8 sert à expliquer les étapes d'assemblage. Description détaillée des modes de réalisation préférés La constitution du moteur va d'abord être décrite en référence aux figures 1 à 4. Sur les figures 1 et 2 est représentée une carcasse stator 10 de forme cylindrique. Des aimants permanents 12 sont fixés à l'aide de colle sur la surface cylindrique intérieure de la carcasse stator 10 pour former un stator (aimants inducteurs). Les aimants permanents 12 sont magnétisés pour avoir plusieurs paires de pôles magnétiques (quatre pôles par exemple). Une extrémité (avant) de la carcasse stator 10 est recouverte d'un support d'arbre avant 14 et l'autre extrémité (arrière) de la carcasse stator 10 est recouverte d'un support d'arbre arrière 16. Ces supports 14 et 16 sont fixés à la carcasse stator 10 à l'aide de deux longues vis 18 passant à l'extérieur de la carcasse stator 10 après qu'un rotor 20 et des bornes 36, qui seront décrits plus loin, ont été installés dans la carcasse stator 10. Le support d'arbre arrière 16 possède une partie de fixation formée d'un seul tenant 16A destinée à être fixée du côté carrosserie du véhicule. Le rotor 20 est réalisé en enroulant un enroulement de rotor sur un noyau de rotor 24 fixé à un arbre rotor 22. L'enroulement de rotor est relié à un commutateur 26. L'extrémité arrière de l'arbre rotor 22 est supportée par un palier 28 sur le support d'arbre arrière 16. L'extrémité avant de l'arbre rotor 22 traverse le support avant 14 et est supportée par un palier 30 sur le support d'arbre avant 14. Un joint 32 est représenté sur la figure 1. Un porte-balais 34 est fixé à l'intérieur du support avant 14. Le portebalais 34 comprend une plaque de base isolante de forme discoïde dont le centre présente un trou circulaire pour admettre l'arbre rotor 22 et plusieurs balais maintenus avec la plaque de base isolante et présentant la caractéristique de faire saillie vers le centre. Le nombre de balais multiples maintenus par le porte-balais 34 est pair (quatre par exemple). Un balai sur deux est raccordé à une borne 36 et les autres balais sont reliés au support d'arbre avant 14. La borne 36 est constituée d'un bloc 38 réalisé dans une matière plastique isolante dure et d'une plaque à bornes 40 traversant le bloc 38. Le bloc 38 est fixé par ajustement par pression dans un orifice de fixation de borne percé radialement à travers le support avant 14. Une plaque à bornes 42 est soudée à l'extrémité intérieure de la plaque à bornes 40. La moitié des balais sont raccordés à la plaque à bornes 42. Une ligne de raccordement extérieure 44 (figure 2) est fixée par vis à l'extrémité extérieure de la plaque à bornes 40. La plaque à bornes 40 est recouverte d'un cache anti-poussière 46. La carcasse stator 10 du stator est de forme cylindrique (figure 4). Quatre matériaux d'aimant permanent non magnétisé 12 de forme incurvée sont fixés, à intervalles circonférentiels égaux, à la surface cylindrique intérieure de la carcasse stator 10. Les aimants permanents 12 sont faits dans un - matériau magnétique ayant une haute densité de flux magnétique, tel qu'un matériau d'aimant à base de néodyme-fer-bore. La carcasse stator 10 est faite dans un matériau à base de fer ou magnétique afin de créer une trajectoire de flux magnétique. Une rainure annulaire 48 (figure 3) est formée autour de la surface cylindrique extérieure de la carcasse stator 10. La rainure annulaire 48 est déplacée axialement depuis les aimants permanents 12. La raison du déplacement réciproque de la rainure annulaire 48 sur les surfaces extérieures et des aimants permanents 12 sur la surface intérieure de la carcasse stator 10 est d'empêcher la surface en coupe transversale de la trajectoire de flux magnétique formée dans la carcasse stator 10 d'être réduite avec la rainure annulaire 48. Les matériaux d'aimant permanent 12 encore à magnétiser, après avoir été collés à la carcasse stator 10, sont magnétisés à des polarités spécifiées à l'aide d'un magnétiseur spécial (non représenté). Autrement dit, les matériaux d'aimant permanent 12 à magnétiser sont magnétisés de manière alternée avec un pôle N et un pôle S. La carcasse stator 10 à laquelle les aimants permanents magnétisés 12 sont collés comme décrit ci- dessus est jointe au rotor 20 à l'aide d'un dispositif d'assemblage 50 représenté sur les figures 5 à 8. Les figures 5 et 6 représentent des tiges de guidage droite et gauche appariés 52 installées verticalement sur un chariot 54 mobile dans les directions droite et gauche sur la figure 5. Les tiges de guidage 52 contiennent respectivement des cylindres coulissants mobiles verticalement 56. Les extrémités supérieures des tiges de guidage 52 sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'une plaque supérieure 58 (figure 6). A la plaque supérieure 58 est fixée un cylindre pneumatique 60 en position verticale. Le cylindre pneumatique 60 est situé au milieu entre les deux tiges de guidage 52. Des plaques horizontales supérieure et inférieure appariées 62 et 64 sont respectivement fixées aux extrémités supérieure et inférieure des cylindres coulissants 54. La plaque horizontale supérieure 62 est reliée à l'extrémité inférieure de la tige de piston A du cylindre pneumatique 60. Par conséquent, les plaques horizontales 62, 64 et les cylindres coulissants 56 se déplacent verticalement d'un seul tenant sous l'action du cylindre pneumatique 60. A l'extrémité avant de la plaque horizontale supérieure 62 est fixé un support de rotor 66 de manière à être mobile verticalement. Le support de rotor 66 est fait dans une matière plastique de forme globalement cylindrique dont l'extrémité inférieure présente un évidement 66A pour retenir le rotor 20. Sur l'extrémité supérieure du support de rotor 66 se dresse une tige de guidage verticale 68 qui traverse la plaque horizontale 62 à la verticale depuis le dessous. Il en résulte que le support de rotor 66 est mobile verticalement par rapport à la plaque horizontale 62. Un ressort hélicoïdal 72 à l'état comprimé est intercalé entre une bride 70 située à l'extrémité supérieure du support de rotor 66 et de la plaque horizontale supérieure 62 pour conférer une caractéristique de rétablissement descendant au support de rotor 66. La plage de mouvement descendant de la tl tige de guidage 68 est limitée par une butée (non représentée). La plaque horizontale inférieure 64 est située presque à la même hauteur que la bride 70 du support de rotor 66 et son extrémité avant se trouve à proximité de la bride 70. A la plaque horizontale 64 est fixée une paire de griffes de retenue 74 (figure 7) pour constituer un support de carcasse stator. Autrement dit, un corps de cylindre pneumatique 76 est fixé à l'extrémité avant en dessous de la plaque horizontale 64 et les griffes de retenue 74 sont fixées aux tiges de piston 78, deux pièces sur chaque côté, en faisant saillie de chaque côté du corps de cylindre 76. Chaque griffe de retenue 74 présente une surface de mise en prise incurvée 74A destinée à venir en prise avec la rainure annulaire 48 formée sur la carcasse stator 10. Les deux griffes de retenue 74 sont entraînées un état réciproquement opposé de chaque surface de mise en prise 74A pour se déplacer en direction et en provenance l'une de l'autre à l'aide du corps de cylindre pneumatique 76. Un transporteur 80 permettant de transférer une pièce de travail peut se déplacer à angle droit avec la direction de déplacement (droite et gauche sur la figure 5) du chariot 54 retenant les tiges de guidage 52. Autrement dit, il peut se déplacer à angle droit avec la surface du dessin de la figure 5. Une pièce de travail 82 est placée et envoyée au transporteur 80. La pièce de travail 82 est dans l'état du rotor 20 assemblé au support d'arbre avant 14 du moteur et est fixée à un gabarit de positionnement 84 prévu sur le transporteur 80. Autrement dit, dans l'état o l'arbre rotor 22 est inséré du côté commutateur 26 du rotor 20 jusque dans le support avant 14 et o les balais du porte-balais 34 sont en contact résilient avec le commutateur 26, la partie de bossage du support d'arbre avant 14 est insérée et fixée depuis le dessus dans le gabarit 84. A ce stade, le noyau de rotor 24 du rotor est situé au- dessus du support avant 14. La pièce de travail 82 placée comme décrit cidessus sur le transporteur 80 est transférée vers l'avant du chariot 54 et placée. D'autre part, la carcasse stator 10 sur une table d'amenée de carcasse stator 86 (figure 5) située à l'extérieur du transporteur 80 est maintenue par les griffes de retenue 74 permettant de retenir la carcasse stator et est transportée dans une position au-dessus de la pièce de travail 82. La table d'amenée de carcasse stator 86 est capable de se déplacer parallèlement au transporteur 80 et pénètre dans l'espace compris entre le chariot 54 et le transporteur lorsque le chariot 54 se déplace vers la gauche sur la figure 5 (en s'éloignant du transporteur 80). Lorsque le chariot 54 se déplace vers la droite sur la figure 5, la table d'amenée de carcasse stator 86 se retire d'entre le chariot 54 et le transporteur 80 et reste au repos. Dans la position de repos, une carcasse stator magnétisée 10 est chargée sur la table d'amenée de carcasse stator 86. A ce stade, la rainure annulaire 48 de la carcasse stator 10 est située sur la face supérieure. Après que le chariot 54 s'est déplacé à distance du transporteur 80, la table d'amenée de carcasse stator 86 se déplace vers l'avant du chariot 54 et place le support de rotor 66 et les griffes de retenue 74 du stator dans une position au-dessus de la carcasse stator 10. Dans cette position, les griffes de retenue 74 sont ouvertes et les griffes de retenue 74 et le support de rotor 66 sont abaissés en même temps que les plaques horizontales supérieure et inférieure 62 et 64. Lorsque la bride 70 du support de rotor 66 vient en contact avec le bord supérieur de la carcasse stator 10 et comprime légèrement le ressort hélicoïdal 72 et que la rainure annulaire 48 de la carcasse stator 10 arrive à la même hauteur que la hauteur des griffes de retenue 74, le corps de cylindre pneumatique 76 amène les deux griffes de retenue 74 à s'approcher l'une de l'autre et à venir en prise avec la rainure annulaire 48. De cette manière, les griffes de retenue 74 maintiennent fermement la carcasse stator 10. Lorsque la carcasse stator 10 est maintenue par les griffes de retenue 74, les griffes de retenue 74 et le support de rotor 66 se déplacent vers le haut. La table d'amenée de carcasse stator 86 vidée se retire du devant du chariot 54, retient une autre carcasse stator et se prépare au mouvement suivant. D'autre part, le chariot 54, dans l'état o les griffes de retenue 74 retiennent la carcasse stator 10, déplace le transporteur 80 vers l'avant et place la carcasse stator 10 au-dessus de la pièce de travail 82. Cet état est représenté sur la figure 8(A). Si les plaques horizontales supérieure et inférieure 62 et 64 sont abaissées dans cet état, la carcasse stator 10 retenue par serrage avec le support de rotor 66 et les griffes de retenue 74 s'abaisse en même temps. Premièrement, le rotor 20 de la pièce de travail 82 se déplace dans l'évidement 66A du support de rotor 66 et la partie supérieure du rotor 20 est positionnée avec le support de rotor 66. Cet état est représenté sur la figure 8(B). Si les plaques horizontales supérieure et inférieure 62 et 66 sont abaissées davantage tout en retenant l'extrémité supérieure du rotor 20 avec le support de rotor 66, seules les griffes de retenue 74 peuvent être abaissées tout en comprimant le ressort hélicoïdal 72. Il en résulte que la carcasse stator 10 retenue par les griffes de retenue 74 s'abaisse et l'extrémité inférieure de la carcasse stator 10 peut être fixée au support avant 14 de la pièce de travail 82. Cet état est représenté sur la figure 8(C). Lorsque la carcasse stator 10 est abaissée, le rotor 20 ne vient pas en contact avec les aimants permanents 12 situés sur la surface cylindrique intérieure de la carcasse stator 10 car la carcasse stator 10 est fermement retenue par les griffes de retenue 74 et car le rotor 20 est retenu par le support de rotor 66 en position verticale. En particulier, si le diamètre extérieur du support de rotor 66 est rendu légèrement supérieur au diamètre extérieur du noyau de rotor 24 du rotor 20, les aimants permanents 12 peuvent être guidés par la surface cylindrique extérieure du support de rotor 66 lorsque la carcasse stator 10 est abaissée. Ceci empêche de manière plus sûre les aimants permanents 12 de venir en contact avec le noyau de rotor 24. Effets de l'invention Selon l'invention décrite ci-dessus, la pièce à usiner avec une extrémité du rotor jointe à un des supports est maintenue par le gabarit, la carcasse stator à laquelle sont fixés les aimants permanents magnétisés est déplacée le long de l'axe de rotor au moyen de la surface extérieure du support de rotor tout en maintenant l'extrémité supérieure du rotor avec le support de rotor, et la carcasse stator est assemblée à l'un des supports. Par conséquent, le contact entre le rotor et les aimants permanents est empêché lorsque la carcasse stator est assemblée au rotor. De plus, les positions radiales relatives du rotor et de la carcasse stator sont maintenues constantes au moyen du support de rotor et du support de carcasse stator. Par conséquent, contrairement à un assemblage manuel, le rotor et la carcasse stator n'ont pas besoin d'être tenus par les doigts en contrant les forces d'attraction magnétique radiales s'exerçant entre les deux composants. Il en résulte que le travail d'assemblage est facilité et que l'efficacité de l'assemblage et remarquablement améliorée. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation en restant dans la portée de la présente invention telle qu'elle est définie par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'assemblage pour moteur à aimant inducteur permanent comprenant: une carcasse stator globalement cylindrique (10), des aimants inducteurs permanents fixés à la surface cylindrique intérieure de la carcasse stator (10) et un rotor (20) dont l'arbre est supporté par des supports d'arbre avant et arrière appariés fixés à la carcasse stator (10) , caractérisé en ce que ledit dispositif comprend: un gabarit (84) pour assembler et maintenir une extrémité d'un rotor (20) sur un support d'arbre, un support de rotor plus petit que le diamètre intérieur du stator et pour maintenir l'autre l'extrémité du rotor (20) en alignement avec l'axe de rotor, et un support de carcasse stator pour maintenir la carcasse stator (10) en dehors du support de rotor (66) et capable de se déplacer de manière relative en direction de l'axe de rotor tout en maintenant la carcasse stator (10), et en ce que la carcasse stator (10) est assemblée audit premier support d'arbre en déplaçant de manière relative le support de carcasse stator en alignement avec l'axe de rotor tout en maintenant l'autre extrémité du rotor avec le support de rotor. 2. Dispositif d'assemblage pour moteur à inducteur aimant permanent selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface cylindrique extérieure de la carcasse stator (10) est dotée d'une rainure annulaire (48), en ce que le support de carcasse stator comprend une paire de griffes de retenue (74) ayant chacune une -. 2806222 surface de mise en prise globalement incurvée et en ce que la carcasse stator (10) est retenue par serrage lorsque les griffes de retenue (74) viennent en prise avec la rainure annulaire (48). 3. Dispositif d'assemblage pour moteur à inducteur aimant permanent selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rainure annulaire (48) est déplacée de la position des aimants permanents (12) dans la direction de l'axe de la carcasse stator (10). 4. Dispositif d'assemblage pour moteur à aimant permanent selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rotor (20) est muni d'un commutateur (26) et en ce que ledit premier support est muni d'un porte-balais destiné à retenir les balais afin de venir en contact glissant avec le commutateur (26). 5. Dispositif d'assemblage pour moteur à inducteur aimant permanent selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les aimants permanents (12) sont faits à partir d'aimant à base de néodyme-fer-bore. 6. Dispositif d'assemblage pour moteur à inducteur aimant permanent selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le support de rotor (66) est de forme globalement cylindrique et a un diamètre inférieur au diamètre intérieur du stator, supérieur au diamètre du rotor (20) et en ce que la carcasse stator (10) est guidée par la surface cylindrique extérieure du support de rotor (66).