Brevet FR3079363A1 — publié le 20190927

Rotor, notamment pour machine électrique, comprenant un arbre fretté dans un empilement de toles, et procédé de fabrication d'un tel rotor La présente invention concerne le domaine des rotors pour les machines électriques tournantes, et en particulier des rotors bobinés. Les rotors bobinés comprennent généralement un noyau métallique fixé sur un arbre de rotation et s'étendant radialement suivant plusieurs portions autours desquelles sont réalisés les différents bobinages du rotor. Le noyau comprend un empilement de tôles fines afin de limiter les pertes par courant de Foucault. Pour assembler l'empilement de tôles et l'arbre de rotation, il est connu de réaliser un frettage, par exemple thermique ou mécanique. Afin d'assembler l'arbre de rotation à l'empilement de tôles par frettage mécanique, il est connu de prévoir dans l'alésage de l'empilement de tôles une pluralité de languettes radiales destinées à venir se déformer et assurer la liaison entre l'empilement de tôles et l'arbre de rotation. On peut se référer à cet égard au document FR 2 977 740 -Al (Renault) qui décrit un rotor comprenant un arbre fretté dans un empilement de tôles. Toutefois, lors de l'opération d'emmanchement de l'arbre de rotation dans l'alésage de l'empilement de tôles, la déformation des languettes entraîne également une déformation des tôles empilées. Ce phénomène est connu sous le nom de « mise en parapluie » de l'empilement de tôles créé par un cumul de deux efforts, à savoir un effort axial d'emmanchement de l'arbre de rotation directement sur les tôles empilées et un effort radial de frettage de l'arbre sur le noyau du rotor. Les languettes sont ainsi déformées plastiquement pour obtenir le serrage sur l'arbre de rotation. 2 De plus, la déformation des tôles empilées entraîne un mauvais maintien du guide tête de bobine, ce qui génère des fils croisés lors du bobinage. Il existe donc un besoin d'améliorer l'assemblage des arbres de 5 rotation avec l'empilement de tôles d'un rotor bobiné, tout en évitant l'endommagement les tôles empilées. La présente invention a pour objet un rotor bobiné pour moteur électrique comprenant un arbre de rotation fretté, sur une première portion cylindrique de l'arbre, dans un empilement de tôles formant un 10 noyau et délimitée chacune par un contour extérieur et un alésage intérieur. Le rotor comprend une entretoise annulaire disposée radialement dans ledit alésage intérieur entre l'arbre de rotation et le noyau. 15 Grâce à l'entretoise, l'effort axial d'emmanchement de l'arbre n'est pas transmis directement à l'empilement de tôles. L'empilement de tôles n'est donc plus endommagé par l'emmanchement de l'arbre et la mise en parapluie et donc l'endommagement des tôles empilées lors de l'emmanchement de l'arbre de rotation est évitée. 20 Par exemple, l'entretoise annulaire a une longueur sensiblement égale à la longueur du noyau. Avantageusement, le diamètre extérieur de l'entretoise est sensiblement supérieur au diamètre intérieur des languettes, de manière à créer un ajustement serré entre le noyau et ladite entretoise. 25 Avantageusement, le diamètre intérieur de l'entretoise est sensiblement inférieur au diamètre extérieur de l'arbre, de manière à créer un ajustement serré entre l'arbre et ladite entretoise. Par exemple, l'épaisseur de l'entretoise est comprise entre lmm et 2.5mm, par exemple entre 1.2mm et 2mm, par exemple égale à 30 1.5mm. L'entretoise peut être réalisée en matière métallique, par exemple un acier, tel que par exemple un acier au carbone laminé de type XC48. 3 Selon un mode de réalisation, l'entretoise comprend un épaulement en appui axial contre le noyau. Avantageusement, l'alésage intérieur de chaque tôle comprend une pluralité de languettes réparties régulièrement sur la circonférence 5 de l'alésage intérieur et s'étendant radialement vers l'intérieur, lesdites languettes étant superposées lors de l'empilement des tôles. Par exemple, chaque tôle comprend quatre bras de support de bobinage s'étendant radialement vers l'extérieur et qui se déduisent géométriquement l'un de l'autre par une rotation d'angle n/2, chaque 10 bras étant en outre symétrique par rapport à sa ligne médiane. Chacun des bras peut se terminer par une extrémité en arc de cercle. Chacun des bras peut présenter, de part et d'autre, deux encoches rectangulaires. Selon un second aspect, l'invention concerne une machine 15 électrique comprenant un rotor tel que décrit précédemment. Selon un troisième aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un rotor tel que décrit précédemment, dans lequel on découpe une pluralité de flancs de tôles identiques, on empile ladite pluralité de flancs de tôles découpées, de manière à faire coïncider 20 leurs contours intérieurs et leurs contours extérieurs pour former un noyau, on insère à force dans l'alésage du noyau l'entretoise, et on insère à force dans l'alésage de l'entretoise l'arbre. Ainsi, l'effort axial d'emmanchement de l'arbre est transmis directement à l'entretoise et non directement à l'empilement de tôles. 25 L'empilement de tôles n'est donc plus endommagé par l'emmanchement de l'arbre. On conserve toutefois l'effort radial de frettage de l'arbre sur l'empilement de tôles via l'entretoise. La mise en parapluie et donc l'endommagement des tôles empilées lors de l'emmanchement de l'arbre de rotation est évitée. 30 Selon un mode de réalisation, l'entretoise est emmanchée jusqu'à venir en appui axial par son extrémité inférieure sur un marbre de presse. 4 Selon un autre mode de réalisation, l'entretoise comprend, à son extrémité supérieure, un épaulement et est emmanchée jusqu'à ce que ledit épaulement vienne en appui axial sur l'empilement de tôles. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention 5 apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente, en perspective, un rotor selon un mode de réalisation de l'invention; 10 la figure 2 représente, en coupe axiale, le rotor selon la figure 1 ; la figure 3 est une coupe du rotor selon la figure 2 ; la figure 4 est une vue de détails de la figure 3 ; et les figures 5 et 6 illustrent la fabrication d'un rotor selon 15 deux modes de réalisation de l'invention. Tel qu'illustré à la figure 1, un rotor 10, pour une machine électrique à bobinage, d'axe longitudinal X-X', comprend un arbre de rotation 12 emmanché dans un noyau 14 comportant un ou plusieurs empilements 16 de tôles. 20 L'arbre de rotation 12 comprend une première portion cylindrique 12a masquée en majeure partie à l'intérieur de l'empilement 16 de tôles, comme visible sur la figure 2. La longueur de cette première portion cylindrique 12a peut être supérieure ou égale à la longueur du noyau 14. 25 La première portion cylindrique 12a de l'arbre 12 jouxte une seconde portion cylindrique 12b située axialement hors de l'empilement 16 de tôles, et dont le diamètre est inférieur au diamètre de la première portion cylindrique 12a. L'arbre de rotation 12 n'est pas limité à ces portions 30 cylindriques et pourrait comporter d'autres portions dans le prolongement de celles illustrées sur les figures. Chaque tôle 16, visible en détails sur la figure 3, est délimitée par un contour extérieur 16a et un alésage intérieur 16b. Chaque tôle 16 comprend quatre bras 16c de support de bobinage s'étendant 5 radialement vers l'extérieur et qui se déduisent géométriquement l'un de l'autre par une rotation d'angle n/2, chaque bras 16c étant en outre symétrique par rapport à sa ligne médiane. Chacun des bras 16c se termine par une extrémité 16d en arc de cercle. 5 Chacun des bras 16c présente, de part et d'autre, deux encoches rectangulaires 16e. L'alésage intérieur 16b de chaque tôle 16 comprend une pluralité de languettes 16f, visible sur la figure 3, réparties régulièrement sur la circonférence de l'alésage intérieur 16b et 10 s'étendant radialement vers l'intérieur. Tel qu'illustré, le rotor 10 comprend une entretoise annulaire 18 disposée radialement entre l'arbre de rotation 12 et le noyau 14. L'entretoise annulaire 18 a une longueur sensiblement égale à la longueur du noyau 14. 15 Le diamètre extérieur de l'entretoise 18 est légèrement supérieur au diamètre intérieur des languettes 16f, de manière à créer un ajustement serré entre le noyau 14 et ladite entretoise 18. Le diamètre intérieur de l'entretoise 18 est légèrement inférieur au diamètre extérieur de l'arbre 12, de manière à créer un ajustement 20 serré entre l'arbre 12 et ladite entretoise 18. L'épaisseur de l'entretoise est comprise entre lmm et 2.5mm, par exemple entre 1.2mm et 2mm, par exemple égale à 1.5mm. L'entretoise est réalisée en matière métallique, par exemple un acier, tel que par exemple un acier au carbone laminé de type XC48. 25 La fabrication d'un tel rotor est réalisée comme suit. Après une étape de découpage de chaque tôle 16 qui est connue et ne sera pas davantage décrite, les tôles 16 sont empilées l'une sur l'autre en veillant à orienter toutes les faces supérieures des tôles dans le même sens, c'est-à-dire à placer, à chaque fois, la face inférieure d'une tôle 30 contre la face supérieure de la tôle suivante. On veille également à conserver la même orientation angulaire des tôles. Les languettes 16f prévues sur l'alésage de chaque tôle doivent également se superposer lors de l'empilement des tôles. 6 L'empilement 16 de tôles est ensuite mis en compression par exemple par une presse puis soudé par plusieurs cordons de soudure, par exemple le long des arêtes de chaque bras 16c. L'entretoise 18 est ensuite emmanchée dans l'alésage 16b de 5 l'empilement 16 de tôles. Selon un premier mode de réalisation, visible sur la figure 5, l'entretoise 18 est emmanchée jusqu'à venir en appui axial par son extrémité inférieure 18a sur le marbre de presse 20. Selon un deuxième mode de réalisation, visible sur la figure 6, 10 l'entretoise 18 comprend, à son extrémité supérieure, un épaulement 18b et est emmanchée jusqu'à ce que ledit épaulement vienne en appui axial sur l'empilement 16 de tôles. Une fois l'entretoise montée à l'intérieur de l'alésage 16b du noyau 14, on vient emmancher l'arbre 12. 15 L'effort axial d'emmanchement de l'arbre 12 est transmis directement à l'entretoise 18 et non directement à l'empilement 16 de tôles. L'empilement 16 de tôles n'est donc plus endommagé par l'emmanchement de l'arbre 12. On conserve toutefois l'effort radial de frettage de l'arbre 12 sur l'empilement 16 de tôles via l'entretoise 18. 20 Grace à l'invention, la mise en parapluie et donc l'endommagement des tôles empilées lors de l'emmanchement de l'arbre REVENDICATIONS1. Rotor bobiné, notamment pour machine électrique, comprenant un arbre de rotation (12) fretté, sur une première portion cylindrique (12a) de l'arbre (12), dans un empilement (16) de tôles formant un noyau (14) et délimitée chacune par un contour extérieur (16a) et un alésage intérieur (16b), caractérisé en ce qu'il comprend une entretoise annulaire (18) disposée radialement dans ledit alésage intérieur (16b) entre l'arbre de rotation (12) et le noyau (14). 2. Rotor selon la revendication 1, dans lequel l'entretoise annulaire (18) a une longueur sensiblement égale à la longueur du noyau (14). 3. Rotor selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le diamètre extérieur de l'entretoise (18) est sensiblement supérieur au diamètre intérieur des languettes (16f). 4. Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le diamètre intérieur de l'entretoise (18) est sensiblement inférieur au diamètre extérieur de l'arbre (12). 5. Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'épaisseur de l'entretoise (18) est comprise entre lmm et 2.5mm, par exemple entre 1.2mm et 2mm, par exemple égale à 1.5mm. 6. Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'entretoise (18) est réalisée en matière métallique, par exemple un acier, tel que par exemple un acier au carbone laminé de type XC48. 7. Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'entretoise (18) comprend un épaulement (18b) en appui axial contre le noyau (14). 8. Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'alésage intérieur (16b) de chaque tôle (16) comprend une pluralité de languettes (16f) réparties régulièrement sur la circonférence de l'alésage intérieur (16b) et s'étendant radialement 8 vers l'intérieur, lesdites languettes (16f) étant superposées lors de l'empilement des tôles (16). 9. Procédé de fabrication d'un rotor (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel : 5 - on découpe une pluralité de flancs de tôles (16) identiques, - on empile ladite pluralité de flancs de tôles découpées, de manière à faire coïncider leurs contours intérieurs et leurs contours extérieurs pour former un noyau (14), - on insère à force dans l'alésage (16b) du noyau (14) 10 l'entretoise (18), et - on insère à force dans l'alésage de l'entretoise (18) l'arbre (12). 10. Procédé de fabrication selon la revendication 9, dans lequel l'entretoise (18) est emmanchée jusqu'à venir en appui axial par son 15 extrémité inférieure (18a) sur un marbre de presse (20). 11. Procédé de fabrication selon la revendication 9, dans lequel l'entretoise (18) comprend, à son extrémité supérieure, un épaulement (18b) et est emmanchée jusqu'à ce que ledit épaulement (18b) vienne en appui axial sur l'empilement (16) de tôles.