Procédé de fabrication d'un stator de machine électrique La présente invention est relative à la fabri cation d'un stator de machine électrique, par exemple d'un stator comprenant des pôles à aimantation permanente.
L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un stator de machine électrique présentant des pièces polaires destinées à pro duire un champ magnétique radial, caractérisé en ce qu'on applique une matière non magné tique sur un corps constitué en une matière ferromagnétique de manière à former une car casse de stator,
et on forme un trou concen trique à l'axe de cette carcasse de manière à diviser le corps ferromagnétique en au moins deux parties séparées magnétiquement et cons tituant deux pièces polaires dont les surfaces internes sont formées par la paroi du trou.
L'invention a également pour objet un en semble coulé pour la mise en oeuvre du présent procédé, caractérisé par le fait qu'il comprend une pièce ferromagnétique présentant une partie centrale légèrement élargie par rapport au reste de la pièce et des parties extrêmes pré sentant des moyens de fixation, et une paire de brides constituées en une matière non magné tique et formées par coulée,
une bride étant appliquée sur chacune desdites parties extrêmes de la pièce ferromagnétique et reliée à cette dernière par lesdits moyens de fixation.
L'invention a encore pour objet un stator obtenu par le procédé défini ci-dessus, carac- térisé par le fait qu'il comprend une pluralité de pièces polaires allongées disposées. longitu dinalement et également séparées les unes des autres, délimitant partiellement un trou destiné à loger le rotor de ladite machine,
et une paire de brides extrêmes formées d'une matière non magnétique et recouvrant respectivement les extrémités desdites pièces polaires.
Le dessin annexé illustre un exemple de mise en ceuvre du procédé selon l'invention. La fig. 1 est une vue en perspective d'un barreau en matière ferromagnétique.
La fig. 2 est une vue en perspective d'une pièce tronçonnée à partir du barreau représenté sur la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en élévation latérale de la pièce représentée sur la fig. 2 après son usinage de manière à constituer des languettes et rainures en queue d'aronde au voisinage des extrémités de la pièce.
La fig. 4 est une vue en plan de la pièce représentée sur la fig. 3.
La fig. 5 est une vue en plan de la pièce représentée sur les fig. 3 et 4, les bagues d'extrémité étant coulées à leur emplacement.
La fig. 6 est une vue analogue à la fig. 5, la queue de coulée ou masselotte étant usinée coaxialement aux bords de la pièce polaire ferromagnétique. La fig. 7 représente le stator après ébar bage, forage et alésage des ouvertures suivant l'axe central, de manière à constituer deux pièces polaires.
La fig. 8 est une autre vue du stator prise sur le dessus de la fig. 7.
La fig. 9 est une vue en bout prise de la gauche ides fi-.<B>7</B> et<B>8.</B>
La fi-. 10 est une autre vue en bout prise du côté droit des fig. 7 et 8.
La fig. 11 est une coupe transversale prise suivant 11 - 11 de la fig. 7.
La fig. 12 est une vue explosée représen tant le stator en perspective ainsi que les deux aimants permanents prêts à être mis en place.
La fig. 13 est une coupe transversale prise suivant 13 - 13 de la fig. 8.
En se reportant au dessin annexé, on voit que la fig. 1 représente un barreau en matière ferromagnétique 10. Ce barreau comporte quatre facettes 12 usinées, chacune se raccor dant à un épaulement 14. Les facettes terminées 12 sont parallèles. Ces facettes parallèles cons tituent des faces contre lesquelles prennent appui les faces parallèles des aimants perma nents dans le moteur terminé.
La partie 16, formant partie centrale, ne doit pas recevoir un usinage particulier, en ce sens que la plus grande partie de cette pièce doit être découpée au cours de la fabrication du stator, comme cela apparaîtra plus clairement ci,après. La partie centrale n'a pas besoin d'être nécessaire ment en acier car sa fonction consiste simple ment à maintenir les parties marginales avec leurs facettes 12 et les épaulements 14 dans un alignement et un écartement relatifs conve nables.
La partie centrale pourrait consister en un simple voile mince servant à maintenir les parties marginales en position convenable au cours du moulage que l'on décrira plus com plètement ci-après. Les bords opposés 18 sont parallèles l'un à l'autre. Ce barreau 10 est utilisé en longueurs assez grandes et on s'en sert pour la fabrication des pièces polaires du stator d'un moteur. La première étape du procédé consiste à amener une ébauche 20 à la longueur conve nable par tronçonnage.
Après que l'ébauche a été tronçonnée à la longueur appropriée, on la place dans une fraiseuse à l'aide de laquelle on découpe des encoches 22 en forme de V, enco ches qui s'étendent transversalement aux extré mités des parties qui deviendront finalement des pièces polaires, ainsi que des encoches incurvées 24, telles que représentées sur la fig. 3. En outre, on découpe des encoches 26 à section en V, de manière à constituer des tenons 28 en forme de queue d'aronde. On remarquera que les encoches 22 à section en V sont découpées dans les faces adjacentes aux surfaces usinées 12.
On recouvre ensuite l'ébauche 20 avec du cuivre. Après recouvrement .avec du cuivre, on place l'ébauche 20 dans laquelle on a découpé des encoches, comme représenté sur les, fig. 3 et 4, dans un moule où on coule, à partir d'un matériau non ferromagnétique tel que l'alu minium, les pièces d'extrémité 30 et 32.
Ces pièces coulées 30 et 32 sont pourvues de rebords 34 qui se logent dans les gorges en V 26, de sorte que les tenons 28 viennent se placer dans des fentes en forme de queue d'aronde ménagées dans les pièces d'extrémité 30 et 32 en aluminium coulé. La pièce d'extré mité 32 comporte un prolongement cylindrique 36 analogue à une masselotte qui vient se rac corder à une partie 38 de section réduite. On tourne cette partie réduite 38 dans un tour de manière à réaliser une surface finie 40 coaxiale et parallèle aux bords 18 de l'ébauche 20.
On place ensuite la surface finie 40 dans le mandrin d'un tour à tourelle avec lequel on exécute les opérations suivantes. Les bords des pièces d'extrémité 30 et 32 et celui de l'ébau che 20 en matière ferromagnétique sont fraisés jusqu'à la dimension représentée sur les fig. 7 à 10. En même temps que cette opéra tion de fraisage intervient un outil de perçage, quia un diamètre égal à la distance comprise entre les pièces polaires du stator terminé, et qui fore le noyau dans la pièce d'extrémité 30 et dans l'ébauche 20.
L'ouverture 43 formée par cet outil de perçage réalise deux pièces polaires 42 pourvues de pointes polaires 44 qui servent de sièges aux aimants permanents 46 lorsqu'on les monte. Après forage de l'ouver ture précitée, on procède de préférence à un alésage au diamètre exact requis entre les deux faces des pâles 42.
Quand cette opération a été achevée, on fore un évidement 48 dans la pièce d'extrémité 32 constitué par un perçage 45 concentrique à l'ouverture 43. L'évidement 48 constitue un siège pour le palier de l'arbre d'induit. Enfin, on fore un trou 41 à travers lequel fait saillie l'arbre de l'induit, à travers la pièce d'extrémité 32 (fig. 11).
On voit aisément, d'après ce qui précède, que les deux pièces polaires sont réalisées à partir d'une pièce provenant d'un barreau et que l'on coule un bloc qui maintient en place les pièces polaires de manière à former un assemblage rigide. Le revêtement ou le placage de cuivre se comporte comme un liant entre l'acier, ou autre matière ferromagnétique, et la pièce coulée en aluminium. Au lieu d'alu minium, on peut utiliser d'autres métaux tels que le bronze ou le laiton ou encore tout autre alliage approprié en produit non ferromagné tique.
On obtient ainsi un stator rigide fait avec précision et dont les pièces sont placées avec précision et maintenues en place en per manence.
On peut supprimer le placage ou le revête ment en cuivre, bien qu'il soit désirable pour obtenir les meilleurs résultats. Le revêtement en cuivre forme simplement un lien entre l'alu minium et les pièces polaires, ce qui donne une plus grande résistance mécanique à l'as semblage.
Au lieu de fixer les pièces d'extrémité sur l'ébauche 20 par coulage, on pourrait fixer les pièces d'extrémité à l'ébauche 20 par brasage ou par tout autre moyen de fixation bien connu.
Method of manufacturing an electric machine stator The present invention relates to the manufacture of an electric machine stator, for example of a stator comprising permanently magnetized poles.
The subject of the invention is a process for manufacturing an electric machine stator having pole pieces intended to produce a radial magnetic field, characterized in that a non-magnetic material is applied to a body made of a ferromagnetic material. so as to form a broken stator car,
and a hole concentric with the axis of this carcass is formed so as to divide the ferromagnetic body into at least two magnetically separated parts and constituting two pole pieces whose internal surfaces are formed by the wall of the hole.
The invention also relates to a casting for the implementation of the present method, characterized in that it comprises a ferromagnetic part having a central part slightly widened compared to the rest of the part and end parts presenting fixing means, and a pair of flanges made of a non-magnetic material and formed by casting,
a flange being applied to each of said end parts of the ferromagnetic part and connected to the latter by said fixing means.
Another subject of the invention is a stator obtained by the method defined above, characterized in that it comprises a plurality of elongated pole pieces arranged. longitudinally and also separated from each other, partially delimiting a hole intended to house the rotor of said machine,
and a pair of end flanges formed of a non-magnetic material and respectively covering the ends of said pole pieces.
The appended drawing illustrates an example of implementation of the method according to the invention. Fig. 1 is a perspective view of a bar made of ferromagnetic material.
Fig. 2 is a perspective view of a part cut off from the bar shown in FIG. 1.
Fig. 3 is a side elevational view of the part shown in FIG. 2 after machining so as to form dovetail tongues and grooves in the vicinity of the ends of the part.
Fig. 4 is a plan view of the part shown in FIG. 3.
Fig. 5 is a plan view of the part shown in FIGS. 3 and 4, the end rings being cast at their location.
Fig. 6 is a view similar to FIG. 5, the casting tail or weight being machined coaxially with the edges of the ferromagnetic pole piece. Fig. 7 shows the stator after deburring, drilling and reaming of the openings along the central axis, so as to constitute two pole pieces.
Fig. 8 is another view of the stator taken from above in FIG. 7.
Fig. 9 is an end view taken from the left ides fi-. <B> 7 </B> and <B> 8. </B>
The fi-. 10 is another end view taken from the right side of FIGS. 7 and 8.
Fig. 11 is a cross section taken along 11 - 11 of FIG. 7.
Fig. 12 is an exploded view showing the stator in perspective as well as the two permanent magnets ready to be placed.
Fig. 13 is a cross section taken along 13 - 13 of FIG. 8.
Referring to the accompanying drawing, it can be seen that FIG. 1 represents a bar made of ferromagnetic material 10. This bar comprises four machined facets 12, each connecting to a shoulder 14. The finished facets 12 are parallel. These parallel facets constitute faces against which bear the parallel faces of the permanent magnets in the finished motor.
Part 16, forming a central part, should not receive any particular machining, in the sense that the greater part of this part must be cut out during the manufacture of the stator, as will appear more clearly below. The central part need not necessarily be of steel since its function is simply to keep the marginal parts with their facets 12 and the shoulders 14 in a suitable relative alignment and spacing.
The central part could consist of a simple thin web serving to maintain the marginal parts in a suitable position during the molding which will be described more fully below. The opposing edges 18 are parallel to each other. This bar 10 is used in fairly large lengths and is used for the manufacture of the pole pieces of the stator of a motor. The first step of the process consists in bringing a blank 20 to the suitable length by cutting.
After the blank has been cut to the appropriate length, it is placed in a milling machine, with the aid of which V-shaped notches 22 are cut, which notches extend transversely to the ends of the parts which will eventually become pole pieces, as well as curved notches 24, as shown in FIG. 3. In addition, notches 26 are cut in V-section, so as to form tenons 28 in the form of a dovetail. It will be noted that the notches 22 with a V-section are cut in the faces adjacent to the machined surfaces 12.
The blank 20 is then covered with copper. After covering .with copper, the blank 20 is placed in which notches have been cut, as shown in, FIG. 3 and 4, in a mold in which the end pieces 30 and 32 are cast from a non-ferromagnetic material such as aluminum.
These castings 30 and 32 are provided with flanges 34 which fit into the V-shaped grooves 26, so that the tenons 28 are placed in dovetail-shaped slots formed in the end pieces 30 and 32. in cast aluminum. The end piece 32 comprises a cylindrical extension 36 similar to a weight which is connected to a portion 38 of reduced section. This reduced portion 38 is rotated in one turn so as to produce a finished surface 40 coaxial and parallel to the edges 18 of the blank 20.
The finished surface 40 is then placed in the mandrel of a turret lathe with which the following operations are carried out. The edges of the end pieces 30 and 32 and that of the blank 20 made of ferromagnetic material are milled to the dimension shown in FIGS. 7 to 10. At the same time as this milling operation intervenes a drilling tool, which has a diameter equal to the distance between the pole pieces of the finished stator, and which bores the core in the end piece 30 and in the 'draft 20.
The opening 43 formed by this drilling tool produces two pole pieces 42 provided with pole tips 44 which serve as seats for the permanent magnets 46 when they are mounted. After drilling the aforementioned opening, a bore is preferably made to the exact diameter required between the two faces of the blades 42.
When this operation has been completed, a recess 48 is drilled in the end piece 32 constituted by a bore 45 concentric with the opening 43. The recess 48 constitutes a seat for the bearing of the armature shaft. Finally, a hole 41 is drilled through which the armature shaft protrudes, through the end piece 32 (FIG. 11).
It can easily be seen, from the above, that the two pole pieces are made from a piece coming from a bar and that a block is cast which holds the pole pieces in place so as to form an assembly rigid. The copper coating or plating acts as a binder between the steel, or other ferromagnetic material, and the aluminum casting. Instead of aluminum, it is possible to use other metals such as bronze or brass or even any other suitable alloy as a non-ferromagnetic product.
The result is a rigid stator made with precision, the parts of which are placed with precision and held in place at all times.
The copper plating or coating can be omitted, although this is desirable for best results. The copper coating simply forms a bond between the aluminum and the pole pieces, which gives greater mechanical strength to the assembly.
Instead of fixing the end pieces to the blank 20 by casting, the end pieces could be fixed to the blank 20 by soldering or by any other well known fixing means.