Brevet FR2802729A1 — publié le 20010622

La présente invention est relative à un procédé fabrication d'un inducteur de moteur électrique constitue d'une pluralité d'aimants permanents retenus contre face interne d'Une carcasse métallique cylindrique révolution par des moyens de fixation surmoulés. inducteur ainsi constitué forme le stator d moteur électrique classique, à rotor bobiné, ou le rotor, ou "cloche" d'un moteur électrique "sans balais" dont enroulements statoriques sont alimentés sélectivement, par commande électronique par exemple. a représenté aux figures 1 et 2 du dessin annexe une telle cloche en coupe axiale et en coupe transversale (selon le trait II de la figure 1), respectivement. ces figures, il apparaît que cette cloche est portée un 1 et comprend une pluralité d'aimants permanents 21 (i = 6 dans l'exemple représenté) retenus contre face interne d'une carcasse métallique cylindrique révolution, généralement repérée 3. Chaque aimant comprend une face incurvée de même courbure que cette carcasse et une face opposée plane, comme cela apparait clairement sur la figure 2. De tels aimants permanents sont classiquement réalisés par moulage de ferrites. organes de fixation 4i s'appuient chacun sur des bandes latérales adjacentes des surfaces planes de deux aimants contigus pour retenir les aimants contre la carcasse. Une telle cloche est conçue pour être montée, l'intermédiaire de l'axe 1, sur le stator 5 (schématise en trait interrompu à la figure 2) d'un moteur sans balais, stator qui rentre coaxialement dans la cloche avec un jeu qui définit l'entrefer e du moteur. On sait que la largeur de cet entrefer doit être déterminée avec précision car de très légères variations de cette largeur sont susceptibles de modifier sensiblement le champ électromagnétique régnant dans l'entrefer, et donc les performances du moteur. La géométrie de l'entrefer dépend évidemment, d'une part, de celle du stator et, d'autre part, de celle de la cloche inductrice. Une étape essentielle de la fabrication de cette dernière consiste à fixer les aimants permanents 21 sur la carcasse métallique 3. Cette fixation est assurée classiquement par collage ou par l'utilisation d'agrafes ou d'épingles à ressort. On a aussi proposé, dans la demande de brevet français n 99 07278 déposée le 9 juin 1999 par la demanderesse, de procéder à cette fixation par surmoulage de la carcasse des aimants. Dans tous les cas cependant il faut accepter, dans une fabrication de grand volume, des dispersions l'épaisseur de la carcasse et sur celle des aimants dispersions qui s'ajoutent du fait de l'addition radiale de ces épaisseurs, pour réagir défavorablement sur précision recherchée pour la largeur d'entrefer e, elle aussi mesurée radialement. La présente invention a donc pour but de fournir un procédé de fabrication d'un inducteur de moteur électrique, qui permette d'affranchir la précision de la largeur d'entrefer de ce moteur, de l'influence négative des dispersions mentionnées ci-dessus. La présente invention a aussi pour but de fournir un tel procédé qui soit de mise en oeuvre commode et économique, convenant à une fabrication de fort volume à coût contenu. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un procédé de fabrication d'un inducteur de moteur électrique constitué d'une pluralité d'aimants permanents retenus contre la face interne d' carcasse métallique cylindrique de révolution par des moyens de fixation surmoulés, ce procédé étant remarquable en ce que a) on dispose les aimants dans un moule, en regard de la périphérie d'un noyau central formant partie du moule, conformée comme la périphérie interne de l'inducteur à réaliser, b) on dispose la carcasse autour des aimants la carcasse étant divisée en une pluralité d'éléments de carcasse indépendants et contigus, c) on pousse radialement les éléments de carcasse et les aimants vers le noyau central du moule de manière que les aimants viennent en appui contre le noyau central, pincés chacun entre une facette prédéterminée dudit noyau et un élément de carcasse, et d) forme les moyens de fixation par surmoulage des éléments de carcasse et des aimants permanents. Comme on le verra dans la suite en plus de détails, ce procédé permet, dans une fabrication de grand volume, de réduire la dispersion sur le rayon intérieur de l'inducteur, qui ne dépend plus ni de l'épaisseur de la carcasse, ni de l'épaisseur des aimants permanents. Il en résulte une moindre dispersion sur la largeur d'entrefer du moteur et donc sur les performances de celui-ci. Suivant d'autres caractéristiques de la présente invention, à l'étape a) mentionnée ci-dessus, on dispose les aimants de manière que des plages latérales adjacentes de deux aimants contigus viennent en face de rainures axiales creusées dans la surface périphérique dudit noyau central pour délimiter des cavités de surmoulage desdits moyens de fixation. A l'étape a) également, on plaque une face plane de chacun des aimants contre une facette plane correspondante de la surface périphérique du noyau central, bordée par deux rainures axiales. A l'étape c), on pousse radialement vers l'axe du noyau central des doigts qui coulissent dans le moule pour venir en appui chacun sur un élément de carcasse presse à son tour le ou les aimants qu'il enveloppe contre ledit noyau. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel . - les figures 1 et 2 sont des vues en coupe axiale et en coupe transversale selon le trait II de la figure 1, respectivement, d'une cloche inductrice un moteur électrique sans balais, déjà décrite en préambule de la présente description et susceptible d'être fabriquée par le procédé de fabrication suivant la présente invention, - les figures 3A à 3E illustrent schematiquement diverses étapes successives du procédé de fabrication suivant la présente invention, et - la figure 4 est une vue en coupe transversale d'un inducteur fabriqué par le procédé selon présente invention, destiné à constituer le stator d'un moteur électrique à rotor bobiné, et - la figure 5 illustre schématiquement détail de la carcasse de l'inducteur de la figure 4. On se réfère aux figures 3A à 3E pour décrire le procédé de fabrication suivant l'invention l'inducteur représenté aux figures 1 et 2, constituant le rotor d'un moteur électrique "sans balais" dont le stator porte des enroulements qui sont séquentiellement et cycliquement alimentés par un courant électrique, par l'intermédiaire de moyens de commande électronique, comme cela est bien connu. Comme représenté à la figure 3A, on utilise un moule 6 creusé d'une cavité cylindrique de révolution 7 dans laquelle est centré un noyau cylindrique 8 dont la section droite s'inscrit dans un polygone régulier comptant autant de côtés que l'inducteur à fabriquer compte d'aimants, soit six dans le mode de réalisation représenté à titre d'exemple illustratif et non limitatif seulement. La surface périphérique du noyau 8 comprend six facettes planes 9i (i = 6), deux facettes planes adjacentes quelconques étant raccordées, au niveau d'une arête d'angle du noyau central 8 telle que l'arête 10, par deux rainures axiales parallèles 111,112, de faible profondeur. A l'étape illustrée par la figure 3B, on dispose les aimants 2i autour du noyau 8, de manière que les faces planes de ces aimants soient chacune en regard d'une facette plane 9i correspondante du noyau 8, chaque aimant recouvrant aussi les deux rainures qui bordent la facette en regard de laquelle est placé. On dispose ensuite la carcasse métallique 3 dans le moule, autour des aimants 2i, et en appui contre ces aimants. Suivant la présente invention, cette carcasse est en fait constituée de trois éléments 31,32,33 indépendants prenant chacun la forme d'une coquille cylindrique de révolution, de 120 d'angle au centre (voir figure 3C). La carcasse pourrait être constituée d'un nombre différent d'éléments de carcasse, chacun enveloppant de préférence au moins un des aimants 2i. Avantageusement, on dispose les bords contigus de deux éléments de carcasse adjacents, au niveau d'une zone de flux magnétique minimum. Comme cela apparait aussi sur la figure 3C, le moule est percé de trois passages radiaux 121,122,123, à 120 les uns des autres, sur lesquels on centre les trois coquilles ou éléments de carcasse 31,32,33, respectivement. Ces passages radiaux 121,122,123, sont dimensionnés pour recevoir chacun l'un de trois doigts 131,132,133 respectivement (voir figure 3D) qui peuvent coulisser dans ces passages sous l'action de poussées orientées selon les flèches F1, F2, F3 respectivement, de manière à venir en appui contre les éléments de carcasse 31, 32, 33, respectivement, en pressant ces éléments de carcasse et les aimants 2ï interposés entre ces éléments et le noyau 8, contre les facettes planes 9i duquel les aimants s'appliquent alors étroitement. Le moule est ensuite alors fermé et la pression exercée sur les doigts 131,132,133 maintenue tandis qu'une matière de moulage à l'état fluide est introduite dans le moule pour que, par surmoulage, celle-ci remplisse simultanément les rainures telles que 111, qui bordent chaque facette 9i du noyau 8, et espace annulaire 14 (voir figures 3D et 3E) qui enveloppe les surfaces externes des éléments de carcasse 31,32,33. apparaît sur la figure 3E que des plages latérales adjacentes des faces planes de deux aimants consécutifs quelconques sont recouvertes alors deux bandes surmoulées de la matière plastique 'ectée, solidaires de la couche de matière plastique qui recouvre la carcasse (31,32,33) dans l'espace 14, pour constituer ainsi après refroidissement de cette matière, moyens de fixation 4i de ces aimants sur la carcasse 32,33). titre d'exemple illustratif et limitatif seulement, la matière plastique peut être un polyamide tel que PA6, PA66, ou un polyester tel que PBT (polytéréphtalate de butylène) chargé de renforts fibreux. Il apparaît maintenant que la surface de la périphérie du noyau 8 du moule utilisé constitue une surface de référence qui détermine la géométrie de la surface interne de l'inducteur des figures 1 et 2. La division de la carcasse en plusieurs éléments permet d'utiliser ces éléments pour presser l'ensemble des aimants contre cette surface de référence. La géométrie de la surface interne de l'inducteur est alors indépendante des dispersions que l'on peut observer sur les dimensions des aimants et des éléments de carcasses utilisés en particulier sur les épaisseurs radiales de ceux-ci. La géométrie en cause ne dépend plus alors que de la précision d'usinage du noyau 8 du moule, qui peut être très grande. Ainsi, conformément au but poursuivi par présente invention, les dispersions évoquées ci-dessus 'influent plus sur la géométrie, et en particulier sur largeur e de l'entrefer du moteur, et donc sur les performances de celui-ci On observera en outre que la fixation des aimants sur la carcasse par surmoulage de bandes matière plastique est commode et économique en main d'oeuvre, par comparaison aux techniques qui font appel à des organes d'accrochage à ressort ou à des colles. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que l'on peut prévoir dans le moule une cavité permettant de recevoir l'axe 1 du moteur et de surmouler sur celui-ci une cage 16 (voir figure 1) assurant le montage de l'inducteur moteur sur cet axe. Le noyau 8 est alors aussi creusé d'un alésage axial permettant d'installer l'axe 20 dans le moule. cage 16, moulée d'une pièce avec les moyens de fixation 4i, peut être ajourée pour assurer le refroidissement du moteur. De même, il est clair que l'invention s'applique aussi bien à la fabrication d'une cloche inductrice pour moteur électrique sans balais, telle que celle représentée aux figures 1 et 2, qu'à la fabrication d'un stator inducteur pour un moteur plus classique dans lequel 'est le rotor qui porte les bobinages électriques. On a représenté un tel stator à la figure 4 du dessin annexé, où il apparaît que celui-ci comprend deux aimants 21, 22 et deux éléments de carcasse 31, 32, nombres de ces aimants et éléments étant choisis à titre d'exemple illustratif et non limitatif seulement. aimants 21, prennent ici la forme de tuiles, à deux faces opposees incurvées, forme que pourraient prendre aussi les aimants du rotor inducteur des figures 1 et Comme dans le rotor représenté à ces figures, aimants 21, du stator de la figure 4 sont fixés sur éléments carcasse 31,32 par des moyens de fixation 41,42 formes par surmoulage, ledit surmoulage enveloppant aussi les surfaces extérieures des éléments de carcasse comme décrit ci-dessus en liaison avec les figures 3A à 3E. Sur figure 4 apparaît également une cage 20 de support palier 2 pour l'axe d'un rotor (non représenté conçu pour être installé dans le stator. Comme la cage 16 du rotor de la figure 1, la cage 20 du stator de figure 4 peut être formée lors du surmoulage des aimants et de la carcasse du stator. On peut souhaiter mettre à la masse cette carcasse. Celle-ci étant divisée en plusieurs éléments, il faut alors établir entre ceux-ci un contact électrique. a représenté à la figure 5 du dessin annexé, un moyen utilisé pour ce faire, suivant la présente invention. bords en regard de deux éléments de carcasse contigus, tels que les éléments 31 et 32, sont découpés suivant un profil axial en "Z" de manière à présenter deux épaulements 171,172 transversaux de forme complémentaire, s'emboîtant l'un dans l'autre. Lors du surmoulage décrit ci-dessus, on maintient un contact électrique entre ces deux épaulements en pressant ceux-ci l'un contre l'autre par l'application d'efforts de sens contraires, orientes suivant les flèches F4 et F5. Les trois éléments carcasse peuvent ainsi être mis mutuellement en contact électrique. L'un d'eux porte un plot 18 laissé découvert de matière plastique lors du surmoulage, par une conception adaptée moule, pour assurer la mise â la masse de l'ensemble la carcasse, par l'intermédiaire d'un élément de connexion venant s'appliquer sur ce plot. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'un inducteur de moteur électrique constitué d'une pluralité d'aimants permanents (2i) retenus contre la face interne d'une carcasse métallique cylindrique (31,3z,33) de révolution par des moyens de fixation (4i) surmoulés, caractérisé par les étapes suivantes on dispose lesdits aimants (2i) dans un moule (6), regard de la périphérie d'un noyau central (8) formant partie du moule, conformée comme la péripherie interne de l'inducteur à réaliser, on dispose ladite carcasse autour desdits aimants, ladite carcasse étant divisée en une pluralité d'éléments de carcasse (31,:32, 33) indépendants et contigus, on pousse radialement lesdits éléments (31,32 33) de carcasse et lesdits aimants (2i) vers ledit noyau central (8) du moule de manière que lesdits aimants 2i) viennent en appui contre le noyau central (8), pincés chacun entre une facette prédéterminée (9i) dudit noyau (8) et un élément (31, 32, 33) de ladite carcasse, et d) on forme lesdits moyens de fixation (4i) surmoulage desdits éléments de carcasse (31, 32, 33) et desdits aimants permanents (2i). 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'étape a), on dispose lesdits aimants (2i) de manière que des plages latérales adjacentes de deux aimants contigus viennent en face de rainures axiales (111,112) creusées dans la surface périphérique dudit noyau central (8) pour délimiter des cavités de surmoulage desdits moyens de fixation (4i). 3. Procédé conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que, à l'étape a), on plaque une face plane de chacun desdits aimants (2i) contre une facette plane (9i) correspondante de ladite surface périphérique dudit noyau central (8), bordée par deux rainures axiales (111, 112) . 4. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, à l'étape c), on pousse radialement vers l'axe dudit noyau (8) des doigts (131, 132, 133) qui coulissent dans le moule (8) pour venir en appui chacun sur un élément de carcasse 32,33) qui presse à son tour les aimants (2i) qu'il enveloppe contre ledit noyau (8). 5. Procédé conforme à l'une quelconque revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, à l'étape on surmoule la surface périphérique extérieure desdits éléments de carcasse. 6. Procédé conforme à l'une quelconque revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, à l'étape on installe les éléments de carcasse (31, 32, 33) manière que les bords de deux éléments adjacents placent au niveau d'une zone de flux magnétique minimum. 7. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, appliqué à la réalisation d' rotor inducteur de moteur électrique "sans balais" caractérisé en ce que, à l'étape d), on forme une cage (16) de support de l'axe (1) de rotation dudit stator, par surmoulage dudit axe (1), simultanément à la formation par surmoulage desdits moyens de fixation (4i). 8. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, appliqué à la réalisation d'un stator pour moteur électrique à rotor bobiné, caractérisé ce que, lors du surmoulage, on établit un contact entre les deux bords en regard de deux éléments de carcasse contigus, en pressant axialement l'un contre 'autre deux épaulements (171,l72) transversaux disposés regard et formés chacun dans l'un desdits bords. 9. Rotor de moteur électrique "sans balais", réalisé par le procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7. 10. Stator de moteur électrique à rotor bobiné, réalisé le procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6 et 8. 11. Moule pour la mise en oeuvre du procède conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu' comprend a) un noyau central (8) propre à servir d'appui pour les aimants permanents (2i) d'un inducteur de moteur électrique, b) une pluralité de doigts (131, 132, 133) pour appliquer chacun poussée radiale à un élément de carcasse métallique (31,32,33) enveloppant au moins un aimant (2i) et c) des moyens d'injection d'une matière de surmoulage desdits aimants (2i) et desdits éléments de carcasse (31, 32, 33) , en vue de la formation de moyens de fixation (4i) desdits aimants (2i) sur lesdits éléments de carcasse (31, 32, 33) .