Brevet FR3030319A1 — publié le 20160624

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé d'extraction hors d'un outil de cintrage d'éléments en forme de U pour un noyau d'excitation électromagnétique du machine électrique tour- nante, procédé selon lequel les éléments d'enroulement en forme de U sont cintrés et se trouvent tout d'abord dans l'outil de cintrage, et dans une étape on dégage les éléments d'enroulement, partiellement hors de l'outil de cintrage pour que les parties des segments de tige des éléments d'enroulement soient accessibles librement de l'extérieur. Etat de la technique Selon l'état de la technique on connaît un procédé d'élimination d'au moins un élément d'enroulement en forme de U pour un noyau à excitation électromagnétique d'une machine électrique tournante, ces éléments d'enroulement étant extraits d'un outil de cm- trage. Les éléments d'enroulement en forme de U sont alors extraits un à un des logements de l'outil ce qui est une opération longue. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro- cédé d'extraction plus rapide des éléments d'enroulement en forme de U d'une machine électrique rotative pour en faciliter la fabrication, l'accélérer et la rendre moins coûteuse. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'extraction d'éléments de bobinage en forme de U, caractérisé en ce que à l'aide d'un dispositif d'extraction, on extrait les éléments d'entraînement en prenant les segments de tige hors de l'outil de cintrage. Suivant une autre caractéristique avantageuse pour ex- traire les éléments d'enroulement où glissent des coulisseaux entre plu- sieurs éléments d'enroulement pour exercer entre ceux-ci et les coulisseaux, des forces de serrage dans la direction périphérique de façon à serrer un élément d'enroulement entre les éléments coulissants. Suivant une caractéristique on coulisse en commun les éléments coulissant entre les éléments d'enroulement. a. 2 Suivant une autre caractéristique on glisse les coulis- seaux entre plusieurs éléments d'enroulement par un guidage tournant par des coulisses. Suivant une autre caractéristique, l'élément coulissant exerce une force de serrage dans la direction périphérique sur l'élément d'enroulement et aussi une force dans la direction radiale sur l'élément d'enroulement. Suivant une autre caractéristique, l'élément coulissant produit tout d'abord une force dans la direction radiale et ensuite la force de serrage dans la direction périphérique. Suivant une autre caractéristique, pour produire la force de serrage dans la direction périphérique on glisse l'élément coulissant dans un intervalle en forme de coin entre l'élément coulissant et un élément d'enroulement. Suivant une autre caractéristique, on transmet la force de serrage entre deux éléments d'enroulement par un plan incliné non orienté radialement par rapport à l'axe de rotation. Suivant une autre caractéristique, entre tous les seg- ments de tige directement voisins, qui se trouvent dans un logement voisin dans la direction périphérique de la partie intérieure d'outil ou dans un logement de la partie extérieure d'outil à distance constante d'un axe de rotation chaque fois un coulisseau produit en même temps sur le segment de tige directement voisin, une force de serrage permettant ainsi d'extraire l'ensemble de tous les éléments d'enroulement par le coulisseau, hors de l'outil de cintrage, et on les engage ensuite dans les rainures du noyau d'excitation magnétique. Description de modes de réalisation La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de procédé d'extraction d'éléments d'enroulement en forme de U pour le noyau d'excitation électromagné- tique d'une machine électrique rotative, hors d'un outil de cintrage. Ainsi : - la figure 1 montre un élément d'enroulement en forme de U (élément d'enroulement en épingle à cheveux), - la figure 2 est une vue de dessus partielle d'un outil de cintrage, la figure 3 montre un outil d'enroulement dans une paire de moyens de réception pour l'outil de cintrage, la figure 4 montre les détails de la forme d'un élément d'enroulement, la figure 5 montre un élément de prise avec une dent et dont les coins sont enfoncés dans la structure de segment du contour de prise par déformation du segment de prise et ainsi la dent pénètre dans le segment de tige par une liaison de forme avec une force d'introduction, la figure 6 montre comment avant la prise du segment de tige par la dent, ce segment est enfoncé radialement vers l'intérieur selon la rampe, la figure 7 montre comment se fait le surcintrage avec l'outil de cintrage, la figure 8 montre une certaine position de l'outil de cintrage, les figures 9a, 9b, 9c montrent schématiquement une partie de l'opération d'extraction des éléments d'enroulement hors de l'outil de cintrage, la figure 10 est une représentation partielle de deux segments de tige, la figure 11 montre comment le plan inférieur de la coulisse de guidage pousse le coulisseau entre les quatre segments de tige dans cet exemple, la figure 12 montre une étape du procédé au cours de laquelle l'élément coulissant exerce tout d'abord une force dans la direction radiale sur un élément d'enroulement ou sur un segment extérieur de tige, la figure 13 montre comment l'élément coulissant est poussé, la figure 14 montre comment le coulissement de l'élément coulissant le long des rampes génère la force de serrage entre les deux élé- ments d'enroulement et leur segment de tige et, les figures 15a-d montrent schématiquement les opérations d'extraction des éléments d'enroulement hors de l'outil de cintrage et leur engagement dans le noyau électromagnétique.35 Description de modes de réalisation La figure 1 montre un élément d'enroulement 10 en forme de U. Cet élément est encore appelé élément d'enroulement en épingle à cheveux ; cet élément d'enroulement sert par exemple à la fa- brication d'induits (rotors) de moteurs à courant continu et aussi à la fabrication d'induits (stators) d'alternateurs tels que par exemple des alternateurs de courant tournant. Cet élément d'enroulement 10 en épingle à cheveux a un premier segment de tige 13 et un second segment de tige 15 reliés l'un à l'autre par un segment de liaison 16 en forme d'arc. L'induit du rotor à fabriquer a par exemple 25 encoches de sorte qu'il faut 25 tels éléments d'enroulement 10. On connait également des induits de rotor ayant 17 encoches ou 19 encoches ou un autre nombre d'encoches pour des éléments d'enroulement 10. La figure 2 est une vue de détail partielle d'un outil de cintrage 20. Cet outil de cintrage 20 a une partie intérieure d'outil 23 et une partie extérieure d'outil 26. A la fois la partie intérieure 23 et la partie extérieure d'outil 26 ont chacune 25 logements 29, 30 en forme de rainure ; ces logements sont par exemple en forme de tube. Selon un développement des deux parties d'outil 23, 26, les logements 29, 30 sont positionnés directement opposés l'un à l'autre de sorte qu'ils ont pratiquement ou totalement la même position angulaire par rapport à une ligne géométrique 33 commune passant par l'axe de rotation 36. Les logements 29, 30 ont chacun une paroi latérale 39, 42 qui, dans ce cas, constitue des surfaces de référence. Cela signifie que les logements 29, 30 sont orientés l'un par rapport à l'autre pour que les parois laté- rales 39, 42 se situent de préférence dans un plan commun. Les éléments d'enroulement 10 viennent par leurs extrémités 41, 43 sur un élément de butée non représenté (il s'agit par exemple du coulisseau 69 de la figure 9A) pour avoir ainsi le déplacement minimum du segment de liaison 16 en forme d'arc et une partie du premier segment de tige 13 et du second segment de tige 15. Ce dépassement permet de cintrer l'élément d'enroulement 10. La figure 3 montre comment loger les éléments d'enroulement 10 dans une paire de logements 29, 30. En principe, il importe peu que les éléments d'enroulement 10 soient cintrés préala- blement comme à la figure 3 ou ne le soient pas. Le cintrage préalable signifie que l'élément d'enroulement 10 est placé dans les logements 29, 30 qui sont directement face à face, avant que l'on ne fasse tourner les logements. L'élément d'enroulement 10 a ainsi un segment de tige 15 extérieur ayant une section de fil, circulaire et un segment de tige inté- rieure 13 ayant deux surfaces latérales parallèles 44, 45 reliées par des surfaces arrondies (figure 4). L'outil de cintrage comporte également un élément de prise 50. Cet élément de prise 50 a au moins une dent 53. L'élément de prise 50 est de préférence de forme courbe avec sur son arc intérieure par exemple huit dents. A la périphérie de la partie extérieure d'outil 26 on a en tout de préférence trois éléments de prise 50 en forme d'arc. Les autres éléments de prise ont dans ce cas, de préférence une fois huit dents et une fois neuf dents si bien que tous les trois éléments de prise 50 ont en tout de préférence vingt-cinq dents 53. On peut ainsi utiliser de façon préférentielle plusieurs éléments de prise 50 avec de préférence chaque plusieurs dents 53.Cela permet de prendre de préférence simultanément avec les dents 53, vingt-cinq éléments d'enroulement 10. Il est ainsi prévu un procédé consistant à former au moins un élément d'enroulement 10 en épingle à cheveux (forme en U) pour un noyau d'excitation électromagnétique 11 d'une machine électrique tournante 12 ; l'élément d'enroulement en épingle à cheveux 10 a un premier segment de tige 13 et un second segment de tige 15 reliés par un segment de liaison 16 en forme d'arc ; la partie intérieure d'outil 23 a au moins un logement 29 dans la région de sa périphérie exté- rieure et la partie extérieure d'outil 26 a au moins un logement 30 dans la région de sa périphérie intérieure ainsi qu'au moins un élément d'enroulement 10 en U de sorte qu'on peut les placer dans la partie intérieure d'outil 23 et la partie extérieure d'outil 26, c'est-à-dire en ins- tallant un segment de tige 13 dans le logement 29 de la partie intérieure d'outil 23 et l'autre segment de tige 15 dans le logement 30 de la partie extérieure d'outil 26 ; la partie intérieure 23 et la partie extérieure 26 sont ensuite tournées l'une par rapport à l'autre autour de l'axe de rotation 36. On écarte les deux segments de tige 13, 15 de l'élément d'enroulement 10 et avant ce mouvement d'écartement, on approche des deux segments de tige 13, 15, un élément de prise 50 avec une dent 53 sur le segment de tige 15 à prendre avec cette dent 53. Selon une autre étape du procédé, l'élément de prise 50 avec sa dent 53 et ses coins 54 enfonce dans le segment de tige 15 le contour de prise 60 en déformant le segment de tige 15 et ainsi la dent 53 du segment de tige 15 vient en prise par une liaison par la forme avec une force d'engagement FE (figure 5). Il est notamment prévu que la dent 53 du segment de tige 15 génère avec la rampe 63 une poussée FP exercée sur le segment de tige 15 et qui, en combinaison avec le logement 30 de la partie exté- rieure 26 génère une force Fi orientée radialement vers l'intérieur. Ainsi, avant que le segment de tige 15 ne soit pris par la dent 53, le segment de tige 15 est enfoncé radialement par la rampe 63 (figure 6). Si le segment de tige 15 est ainsi poussé contre l'appui radial intérieur 66 du logement 30, on obtient de manière préférentielle le contour de prise 60 (figure 5). Au cours de cette opération, le segment de tige 15 est ainsi poussé contre le logement 30. Le ou les éléments de prise 50 sont entraînés en rotation. Ainsi le ou les éléments de prise 50 sont entraînés (de préférence après avoir parcouru une course à vide) pour entraîner la partie extérieure d'outil 26. Les deux segments de tige 13, 15 d'un élément d'enroulement 10 sont dans ce cas entraînés en rotation et écartés l'un de l'autre d'au moins cinq positions de logement 29, 30.En fait on tourne au-delà, par exemple selon un angle de compensation a de l'ordre de 50 pour compenser la composante élastique du cintrage du segment de liaison 16 (surcintrage) (voir figure 7). De façon préférentielle après cette phase de surcintrage, la partie extérieure d'outil 26 est tournée en retour, de l'angle de compensation (a) de l'ordre de 50 pour ainsi arriver à la position dite de fin de course de la partie extérieure d'outil 26. Dans cette position de la partie extérieure 26, le ou les élé- ments de prise 50 sont repositionnés pour que la ou les dents 53 se dégagent du segment de tige 15 et de son contour de prise 60 (figure 8). Ensuite, on peut extraire les éléments d'enroulement 10 de l'outil de cintrage 20. Cette situation est représentée schématique- ment aux figures 9a, 9b et 9c. Selon la figure 9a, un poussoir 69 pousse les éléments d'enroulement 10 par le côté de leurs extrémités 41, 43 hors des logements 29 de la partie intérieure d'outil 23 et des logements 30 de la partie extérieure 26 de l'outil de cintrage 20 pour dégager partiellement les éléments d'enroulement10. Après ce dégagement partiel des éléments d'enroulements 10, les segments de liaison 16 en forme d'arc, cintrés, les plus proches (ici le dessus) les parties des segments de tige 13, 15 sont librement accessibles par leur côté ou par le côté d'outil de cintrage 20, ce qui permet à un dispositif d'extraction 75 d'extraire les éléments d'enroulement 10 en prenant les segments de tige 13, 15 hors de l'outil de cintrage 20 (figure 9c). Pour extraire les éléments d'enroulement 10 on glisse les coulisseaux 70 entre plusieurs éléments d'enroulement 10 de façon que ces éléments d'enroulement 10 et les coulisseaux 70 exercent des forces de serrage FK dans la direction périphérique pour serrer un élément d'enroulement 10 entre les éléments coulissants 78, 79. La figure 10 montre une représentation partielle de deux segments de tige 13 et de deux segments de tige 15, un unique guide 80 avec un unique coulisseau 70, un disque à coulisse 83 avec une cou- lisse de guidage 85 pour le coulisseau 70 et un goujon de guidage 87. Le coulisseau 70 a entre autre les éléments coulissants 78, 79. L'élément coulissant 78 est mobile dans la direction radiale dans le guide 80. L'entraînement de cet élément coulissant 78 est assuré par le disque de coulisse 83 tournant autour de l'axe 36 pour que sa coulisse de guidage 85 se déplace dans la direction périphérique U. Pour glisser le coulisseau 70 entre plusieurs enroulements 10, le disque de coulisse 83 tourne dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre (direction périphérique U). Le flanc intérieur 90 de la coulisse de guidage 85 pousse le coulisseau 70 entre les quatre segments de tige 13, 15, dans ce cas (figure 11). L'élément coulissant 79 est glissé également par un disque de coulissement, à l'aide d'un guide de coulisse non représenté, tout d'abord et en même temps et à la même vitesse dans l'intervalle 93 en forme de coin. Les éléments coulissants 78, 79 sont ainsi glissés en commun entre les éléments d'enroulement 10. Pour générer la force de serrage FK dans la direction périphérique, on introduit l'élément coulis- sant 78 dans l'intervalle 93 en forme de coin entre l'élément coulissant 79 et l'élément d'enroulement 10. La figure 12 montre une étape de procédé dans laquelle l'élément coulissant 79 exerce tout d'abord une force radiale FR dans la direction radiale sur un élément d'enroulement 10 ou un segment de tige extérieur 15. Le segment de tige 15 est ainsi poussé contre le bord intérieur du logement 30. L'élément coulissant 79 n'est alors plus enfoncé radialement. Une joue 95 est écartée dans la direction périphérique, par rapport au segment de tige 13 le plus voisin et ainsi elle n'exerce aucune force dans la direction périphérique sur le segment de tige 13. Au dos de la joue 95 il y a une rampe 98. L'élément coulissant 78 a également une joue 99 dont le dos est muni d'une rampe 100. L'élément coulissant 78 produit ainsi tout d'abord la force FR dans la direction radiale puis la force de serrage FK dans la direction périphé- rique. Pour la suite des opérations (figure 13) l'élément coulissant 78 est glissé derrière l'élément coulissant 79. L'élément coulissant 78 pousse ainsi par sa rampe 100 de manière renforcée sur la rampe 98 de l'élément coulissant 79, ce qui augmente la force FR. En coulissant l'élément 78, le glissement suivant les rampes 98, 100 génère la force de serrage FK entre les deux éléments d'enroulement 10 ou les segments de tige 13 de ceux-ci (figure 14). Les deux rampes 98, 100 se trouvent alors dans un plan 103, commun, incliné, qui n'est pas radial par rapport à l'axe de rotation. La force de serrage FK est transmise par la joue 95 sur le segment de tige 13 évoqué ci-dessus et l'autre force de serrage FK est exercée par la joue 99 sur le segment de tige inférieure 13. Ainsi, pour enlever les éléments d'enroulement 10 on glisse les coulisseaux 70 entre plusieurs éléments d'enroulement 10 pour exercer une force de serrage FK dans la direction périphérique entre les éléments d'enroulement 10 et les coulisseaux 70 de façon à serrer un élément d'enroulement 10 ou son segment de tige 13 entre les éléments coulissants 78 et 79. Les figures 15a, 15b, 15c et 15d montrent les étapes de procédé selon lesquelles tous les segments de tige 13, 15 directement voisins et qui se trouvent dans un logement 29 voisin dans la direction périphérique d'une partie intérieure 23 ou d'un logement 30 d'une partie extérieure 26 se trouvent à distance constante de l'axe de rotation 36 de sorte qu'un coulisseau 70 produit sur les segments de tige 13, 15 directement voisins, une force de serrage FK (figure 15a) et ainsi l'ensemble de tous les éléments d'enroulement 10 peuvent être extraits de l'outil de cintrage 20 par l'intermédiaire du coulisseau 70 (figure 15b) et les éléments d'enroulement peuvent être ainsi engagés dans les rainures non représentées du noyau électromagnétique 11 (figure 15c et figure 15d). Le noyau 11 peut être le corps d'un rotor avec des encoches ouvertes radialement vers l'extérieur dans le cas d'une machine à cou- rant continu comme par exemple celle d'un démarreur d'un moteur thermique ou de rainures radialement ouvertes vers l'intérieur pour un alternateur (figure 6).15 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Elément d'enroulement 11 Noyau 13, 15 Segment de tige 16 Segment de liaison 20 Outil de cintrage 23 Partie intérieure d'outil 26 Partie extérieure d'outil 29 Logement voisin de la direction périphérique de la partie intérieure d'outil 23 30 Logement de la partie extérieure d'outil 26 avec une distance constante par rapport à l'axe de rotation 36 Axe de rotation 39 Paroi latérale 42 Paroi latérale 44, 45 Surfaces latérale parallèles 50 Elément de prise 53 Dent 70 Coulisseau 75 Dispositif d'extraction 78 Elément coulissant 79 Elément coulissant 80 Guide 83 Disque de coulisse 85 Coulisse de guidage 87 Goujon de guidage 90 Flanc intérieur 93 Intervalle 95 Joue 98 Rampe 99 Joue 100 Rampe 103 Plan 35