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Procédé de réalisation de stators et de rotors do machines électriques à circuit magnétique à encoches.
Lo circuit magnétique d'un grand nombre do stators et de rotors de machines électriques est muni d'encoches servant de logement au bobinage. Ces encoches doivent en général être d'un type plus ou moins èrmé, afin de donner les caractéristiques voulues aux machines électriques. Le montage du bobinage est effectué, dans ce cas, par enfilage un à un des différents fils des bobines par la fente des encoches, ce qui représente un tra- vail difficile. Des machines ont bien été construites pour ef- fectuer cet.enfilage, mais sans grand succès. Le bobinage de telles machines électriques doit donc presque toujours être ef-
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fectué manuellement ot représente un travail fastidieux et long.
De plus, il présente l'inconvénient d'un risque d'endommagement de l'isolation des fils dos bobines.
Pour faciliter le bobinage des stators dos moteurs à cou- rant alternatif, il est connu de subdiviser le circuit magnéti- que du stator en secteurs dont chacun contient uno dent, et d'assembler ces secteurs autour du bobinage maintenu en position par des dispositifs spéciaux. Co procédé est entièrement diffé- rent de celùi de l'invention. Il n'apporte en outre qu'une solu- tion particulière au problème, car il suppose, ce qui est pou fréquent, des encoches entièrement ouvertes ot co typo d'encoche n'offre précisemmont pas les difficultés précédemment mentionnées.
D'autres procédés connus ayant pour but do faciliter le bobinage dos stators des moteurs à courant alternatif, sont ca- ractérisés par l'utilisation de dents indépendantes et d'agents de collage pour fixer les dents sur la culasso. Un procédé plus récent do co genre prévoit un collage sépare do chacune dos dents, après que le bobinage a été placé dans la culasse lisse, ce qui est relativement facile à exécuter. Cependant, on doit tout d'a- bord tenir compte d'un risque de décollement ou do déplacement des dents dû à des chocs, vibrations ou autres accidents, avant que le durcissement des agents de collage no soit terminé.
Ce procédé nécessite généralement le chauffage des stators dans des fours à une température d'environ 120 C, provoquant ainsi un ralentissement sensible du processus de fabrication, une augmen- tation importante des frais d'installation et de l'espace utile nécessaire à la fabrication. L'exposition des stators bobinés à des températures relativement élevées présente, en outre, tou- jours, un certain risque d'endommagement do l'isolation du bubi- nage. Enfin, on ne peut pas non plus ignorer que tous les agents
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de collage sont soumis à un vieillissement et que ce vieillisse- ment est considérablement accéléré par des températures élevées et par des variations constantes de la température, comme tel est le cas en cours de fonctionnement des machines électriques.
De plus, les variations continuelles de la température du circuit magnétique font également craindre une destruction de l'agent de collage par émiettement, étant donné qu'elles provoquent des gradients de température variables entre les dents et la culasse et font ainsi travaillor les surfaces de collage de ces pièces l'une contre l'autre.
Il est également connu de fixer des dents indépendantes sur la culasse par des techniques classiques, comme par exemple des raccordements à ressort. Un tel raccordement a été utilisé en particulier pour la fixation de pôles saillants sur la culasse.
Enfin, un autre procédé connu à mentionner,consiste à utiliser des dents à têtes indépendantes. Ces têtes de dents ne sont à fixer aux corps des dents qu'après la mise en place du bobinage dans les encoches formées par ces corps. Ce procédé ne permet cependant ni la mise en place d'un bobinage préfabriqué dans une culasse lisse, ni l'amélioration des caractéristiques magnétiques des dents prises dans .leur ensemble. Ces doux derniè- res possibilités constituent précisément les avantages essentiels de l'invention.
Le raccordement à ajustement par pressage confor- me à l'invention, ne se prête d'ailleurs pas à la fixation des têtes de dents sur les corps de celles-ci, ces corps n'étant pas suffisamment massifs, comme il sera expliqué par la suite.,
L'invention a pour objet un procédé de réalisation do stators et de rotors de machines électriques à circuit magnét que à encoches, dont les dents sont fixées une à une sur la culasse ayant pour particularité essentielle que des rainures sont ména-
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gées dans une culasse de forme cylindrique tandis que les dents se composant, dans le sens axial, d'une ou de plusieurs parties sont prolongées à leur base par au moins une partie en saillie,
qui est destinée à être introduite par pressage dans l'une des- dites rainures correspondantes et convenablement ajustées de la culasse, de manière à réaliser une jonction à force ou à frotte- ment dur, entre les faces comprimées les-unes contre los autres de ces éléments. Une telle jonction à frottement dur, ne peut être obtenue qu'entre deux pièces massives, étant données les forces de compression qui interviennent. En réglant le jeu, on peut produire des force: de frottement très élevées, assurant une fixation certaine des dents sur la culasse.
On peut môme provoquer un grippage, et donc une liaison pratiquement indémontable,
On doit romarquer que l'échauffement du bobinage des machines électriques en service, ne peut provoquer aucun relâche- ment des dents, étant donné que cet échauffement est transmis davantage aux dents qu'à la culasse et que, par ailleurs, la cu- lasse est mieux refroidie que les dents, si bien que la tempéra- ture des dents est toujours un peu supérieure à celle de la cu- lasse, de sorte que la compression de la jonction en est accrue d'autant.
Pour améliorer ou assurer le maintien en place dos dents, il est possible de prévoir des bagues ou des revêtements cylindriques sur la surface intérieure des stators ou sur la sur- face extérieure des rotors. Il est d'ailleurs également possible d'utiliser à ces mêmes fins des agents de collage. Au contraire, dans ce cas, la plupart des inconvénients mentionnés plus haut des procédés de fixation de dents indépendantes uniquement par collage sur la culasse, sont écartés.
En effet, le risque de dé- collement ou de déplacement des dents avant la fin du procossus
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de durcissement de l'agent de collage de même quo le riaque de destruction de cotte matière par émiettement, par suite de dé- placements relatifs des surfaces de collage des dents et de la culasse, est écarté, un ajustement à force ne permettant pas de tels déplacements. On pout même so dispenser des fours pour @ assurer le durcissement de la colle, en remplaçant le chauffage de ces fours par réchauffement dû au fonctionnement pondant des essais ou pondant la mise en route des machines électriques.
Il @ est également possible d'utiliser des colles durcissant à froid, la durée normalement très longue de la prise de ces colles ne présentant aucun inconvénient dans ce cas.
En principe, l'utilisation de dents indépendantes permet d'envisager la mise en place d'un ensemble de bobinages préfabriqués dans ou sur la culasse lisse, et présente ainsi une solution radicale au problème du bobinage des stators et des ro- tors de machines électriques à circuit magnétique à encoches. Il est évidemment également possible de prévoir des bobinages par- tiels, des bobinages en forme de rouleau ou de toute autre forme.
L'essentiel est l'élimination de la nécessité d'une introduction des bobinages dans des encoches. Les avantages qui en résultert sont évidents, mais il est à remarquer spécialement que le procé- dé de l'invention permet aussi une amélioration sensible de l'en- semble de l'isolation dos bobinages et du facteur d'utilisation de la section des encoches, ce qui peut avoir des conséquences importantes et multiples. Il n'y a pas non plus de restrictions en ce qui concerne la largeur de la fente des encoches; on peut même choisir des encoches qui sont en pratique complètement fer- mées.
Un autre avantage important réside dans la possibili- d'utiliser té/dos matériaux différents pour la culasse et pour les dents et
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d'utiliser au mieux l'absence d'homogénéité dirigée de ces ma- tériaux, surtout en co qui concerne les caractéristiques magné- tiques.
De façon général, on réalise la culasso et les dents sous forme de paquets do tôles et on colle les lamelles dos dents.
Mais on peut également utiliser d'autres genres de réalisations comme, par exemple, des éléments en poudres ferromagnétiques*
L'invention offre donc de nombreuses possibilités pour ;*amélioration des caractéristiques magnétiques des dents, dans lesquelles la saturation du flux magnétique attoint souvont des valeurs critiques, ce qui peut être en soi une raison suf- fisante pour l'application de l'invention. L'augmentation des pertes dans le fer, causée par des irrégularités des surfaces do contact entre la culasse et les dents, est sans importance.
Pour protéger l'isolation du bobinage pondant la mise en place des dents, il est préférable d'arrondir los aretes de la base de celles-ci.
Il est possible de remplir les fentes dos encoches! en munissant le bobinage préfabriqué de parties convenables . en saillie.
Les dents peuvent être insérées los unos après los autres ou plusieurs à la fois. Une grande variété d'appareils, fonctionnant suivant dos principes bien connus et actionnés mé-
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caniquemënt, électriquement, hydrauliquement ou pnoumatiq7.ioricnV,, est dispon-ible pour l'exécution de ce travail. Dos dispositifs à vibration présentent un intérêt' particulier.
Si les dents du circuit magnétique d'un stator sont insérées par groupes et si los dents d'un groupe sont réparties régulièremont sur la circonférence, il n'est pas nécessaire en principe d'exercer de contre poussées à l'extérieur de la culasse.
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Il est toutefois préférable de prendre des précautions pour évi- ter des déformations éventuelles de la culasse ou mieux, de sur- compenser do telles déformations en provoquant ainsi un certain écartement dos rainures de la culasse pour faciliter l'entrée des parties en saillie de la base des dents dans ces rainures.
Un processus d'insertion des'dents on plusieurs étapes Ast également possible, la dernière étape pouvant consister en une opération de cylindrage des dents.
Des dispositifs magnétiques conviennent particulière- ment bien pour tenir les dents pendant leur insertion.
D'autres objets et avantages de l'invention seront mietx compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre et ou dessin sur lequel :
La figure 1 est une coupe transversale partielle sché- matique d'un stator dont les dents sont insérées, le bobinage étant de jà on place; la figuro 2 est une coupe transversale partielle mon- trant un exemple d'exécution des rainures dans la culasse et des saillies correspondantes de la base des dents ; et; les figures 3a et 3b sont des coupes transversales dans des positions différentes d'un appareil pour l'insertion des dents dans la culasse d'un stator, le bobinage étant déjà en place.
Dans 1a figure 1, la culasse est désignée par la référence 1, les enroulements du bobinage déjà en place par la référence 2, les intervalles compris entre les enroulements par la référence 3 et les dents par la référence 4.
La figure 2 montre une partie en saillie ménagée à la base de la.dont et correspondant à la rainure do la culasse.
Les arêtes 8 do la base de la dent 4 sont arrondies afin do no pas
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endommager l'isolation du bobinage pendant l'ins@tion des dents
Il est préférable quo les arêtes 9 de la partie es saillie 7 soient taillées en biseau, pour faciliter son entrée dans la' rainure de la culasse.
L'appareil 12 montré sur les figures Sa et 3b compor' te un bras 13, mobile dans le sens horizontal et 'vertical, et muni d'un électroaimant 14 pour tenir la dent 15. Un disque 16 reçoit la carcasse 17 du stator muni de la culasse 8, le bobi- nage étant déjà en place. Ce disque peut subir une rotation au- tour de l'axe du stator et être arrêté dans des positions corres- pondant à l'emplacement des dents, au moyen d'un dispositif non représenté. La figure 3a montre l'appareil 12 pendant''la phase de la mise en place de la dent 15 sur le bras 13.
La Fig. 3b correspond à la phaso de travail pendant laquelle le bras 13, animé d'un mouvement vertical ascendant, fait passer la dent par l'un des Intervalles situés entre les enroulements du bobina- ge 19 et repousse ensuite la partie en saillie de la base do la dent dans la rainure correspondante de la culasse 18.