Procédé de fabrication d'une machine électrique tournante à entrefer axial La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une machine électrique tournante à entrefer axial comprenant au moins une pièce en matière magnétique portant au moins un bobinage plat formé par des conducteurs lamellaires. Elle a également pour objet la machine obtenue par ce pro cédé.
On sait qu'il est désirable, dans une telle machine, d'obtenir un entrefer rigoureusement plan, délimité par des surfaces ne présentant aucun voile, condi tions difficiles à réaliser en raison des déformations mécaniques.
et thermiques intervenant lors de l'usi nage de ces surfaces. Aussi, pour limiter les frais de fabrication, accepte-t-on généralement des entrefers élargis, ce qui se répercute sur le rendement de la machine.
De plus, on sait que jusqu'alors, dans une telle machine, le bobinage a été réalisé par une technique dite de circuits imprimés , sur l'une ou les deux faces d'un disque mince isolant fixé sur le circuit magnétique proprement dit, généralement par collage. Il résulte de ce fait des difficultés supplémentaires pour réduire l'entrefer au minimum, puisque le bobi nage se trouve directement dans l'entrefer et que son épaisseur n'est plus alors négligeable.
La présente invention a pour but de remédier à l'ensemble de ces difficultés et permet de réaliser effectivement un entrefer minimum. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que les conducteurs lamellaires de ce bobinage adjacents,
à la surface plate de d élimination d'entrefer de ladite pièce en matière magnétique sont encastrés dans des rainures de très faible hauteur pratiquées dans cette surface plate par un usinage sans -sollicitations. appréciables mécaniques ou thermiques.
On évite ainsi que l'usi nage de telles rainures de faibles dimensions sur la surface plate de ladite pièce, qui peut être constituée par un ruban de tôle ou en matière ferromagnétique telle que la ferrite,
n'entraine des distordons et des bavures dues aux actions mécaniques et thermiques exercées par des outils. Cet usinage sans sollicita- tions appréciables thermiques et mécaniques peut consister en une électroérosion ou une érosion ultra- sonique.
Une mise en. oeuvre spécialement avantageuse du procédé ,selon l'invention est celle dans laquelle, non seulement les rainures,
mais encore les autres par ties de ladite surface plate sont soumises à cet usi nage sans sollicitations appréciables thermiques. et mécaniques. On peut alors éviter tout voile dans l'entrefer et obtenir effectivement une machine élec trique à .entrefer axial minimum.
Le bobinage plat à conducteurs lamellaires peut être préformé soit par estampage, soit par impres sion, soit par électroérosion et peut ensuite être transféré et encastré dans les rainures décrites ci dessus. Le bobinage peut également être formé par coulée directe dans lesdites rainures servant de mou les.
De toutes façons, les conducteurs adjacents à ladite surface plate du bobinage ainsi réalisé ne peu vent qu'affleurer la surface d'entrefer, mais ne se trouvent plus, dans l'entrefer.
Les dessins annexés illustrent, à titre d'exemple, quelques mises en aeuvre du procédé selon l'inven tion.
La fig. 1 est une vue en plan. d'une partie du cir cuit magnétique d'une machine à bobinages plats destinée à être alimentée en courant alternatif. Cette partie de circuit magnétique est ici constituée par un ruban de tôle enroulé en spirales.
La fig. 2 est une coupe partielle par la ligne II- II de la fig. 1. Les fig. 3a et 3b montrent, en coupe suivant la ligne III-III de la fig. 1, deux formes de rainures pour l'encastrement des conducteurs plats.
La fig. 4 est une vue partielle en plan d'un induit à bobinage encastré, destiné à un alternateur. Le cir cuit magnétique est dans ce cas un anneau en céra mique ferromagnétique.
La fig. 5 est une coupe schématique axiale d'un tel alternateur.
La fig. 6 est une vue partielle en plan montrant une pièce magnétique en forme d'anneau dans. laquelle sont pratiquées des saignées radiales.
Les fig. 7, 8 et 9 sont des vues analogues de trois variantes d'un induit plus particulièrement pour machines à courant continu.
La fig. 10 est une coupe schématique axiale d'une machine à courant continu comportant un tel induit. Dans l'exemple de la fig. 1, le circuit magnétique est réalisé, d'une façon connue, en enroulant en spi rale, à spires jointives et serrées, un ruban de tôle 1 maintenu par un dispositif adéquat (non représenté) entre les diamètres interne et externe 2 et 3.
On exé cute ensuite, sur la tranche de la tôle enroulée, par un usinage sans sollicitations. appréciables mécani ques ou thermiques, par exemple par électroérosion, des rainures 4 et 5 en forme de couronnes ainsi que des rainures radiales 6.
Pour faire ressortir plus clairement les parties usinées, on a figuré celles-ci en blanc, comme si l'usi nage avait fait disparaître la structure lamellaire de la pièce en tôle enroulée, telle qu'elle apparaît sur les parties non usinées ainsi que sur les coupes des fig. 2 et 3.
De préférence, les parties 7 de la pièce en tôle spiralée, qui sont en relief et bordent l'entrefer sont également usinées par électroérosion; ce qui permet de réaliser d'une manière simple et peu coûteuse un entrefer minimum limité par des surfaces planes non voilées.
Les fig. 3a et 3b représentent, à titre d'exemples, deux variantes du profil transversal des rainures des tinées à recevoir les bobinages du circuit électrique.
La fig. 4 montre des saignées 8, représentées en noir, destinées à recevoir un bobinage de type loca lisé par pôle et usinées par érosion. Toutefois, le support magnétique n'est pas en tôle spiralée comme dans l'exemple précédent, mais constitue une pièce pleine 9 de forme annulaire, en céramique ferro magnétique isolante, notamment en ferrite.
On ne peut évidemment pas dans ce cas procéder par élec- troérosion, puisque cette méthode ne s'applique qu'aux matériaux conducteurs et l'on aura recours alors à l'érosion à haute fréquence ou érosion ultra- sonique. C'est également par cette dernière méthode d'usinage que l'on rectifüe les faces de la pièce 9,
en vue de réaliser la surface plane non voilée limitant l'entrefer.
Les saignées 8 reçoivent le bobinage encastré, qui peut être en cuivre ou mieux en un alliage con ducteur ferro=magnétique. Les dimensions des con- ducteurs de ce bobinage seront toujours déterminées suivant la nature du métal utilisé.
Un tel bobinage peut constituer l'induit à pôles localisés d'un alternateur à huit pôles représenté schématiquement sur la fig. 5. Cet alternateur com porte un inducteur ou aimant annulaire 10 fixé sur l'arbre 11 et tournant avec lui. Cet aimant envoie son flux à travers deux bobinages plats 8a encastrés chacun, comme il a été dit, dans une couronne 9 prenant appui sur un disque métallique 12, de sorte que le flux magnétique de l'aimant 10 se ferme à travers les couronnes 9 et les bobinages 8a.
Sur la fig. 6, on a donné un exemple de circuit magnétique destiné à recevoir un bobinage réparti ne recouvrant que partiellement l'entrefer. Cette pièce 9, en. forme d'anneau et en matière ferromagnétique, notamment en ferrite, est rectifée et gravée par un procédé d'usinage non déformant.
Les saignées radia les 13 usinées par ce procédé sont destinées à rece voir les conducteurs électriques constituant les bar reaux d'une cage d'écureuil pour machine asyn chrone, dont les anneaux de court-circuit s'appuient sur les cercles limites 2 et 3 du circuit magnétique.
Si l'on utilise de l'aluminium pour les conduc teurs, on coulera la cage d'écureuil dans la pièce gravée 9 utilisée comme élément de moule. Si l'on utilise, par contre, un alliage ferromagnétique en feuille, on l'estampera au préalable de manière à l'incruster ensuite, d'une façon connue, dans les sai gnées 13 de la pièce 9.
Les exemples décrits ci-dessus montrent des piè ces magnétiques portant des bobinages simple face . Mais on peut également fabriquer par le procédé décrit des pièces de machines portant des bobinages double face à recouvrement partiel. Dans ce cas, un disque support isolant est rapporté sur le circuit magnétique. Il comporte sur sa surface d'entrefer une partie de bobinage exécutée .suivant les techni ques usuelles dites. de circuits imprimés .
L'autre partie du bobinage, localisée du côté de la surface appliquée sur le circuit magnétique, sera alors réali sée d'après le procédé décrit et, par conséquent, en castrée dans des rainures pratiquées dans ledit circuit magnétique. Les deux bobinages seront réunis par des connexions appropriées. On réalise ainsi l'entre- fer minimum compatible avec un bobinage double face .
Des exemples d'un tel bobinage sont donnés aux fig. 7, 8 :et 9, qui concernent plus particulièrement des machines à courant continu, et ne représentent que la partie du bobinage encastrée et les rainures correspondantes 14a, 14b ou 14c, pratiquées dans le circuit magnétique et dont les formes varient sui vant le type de bobinage utilisé (ondulé, imbriqué, etc...).
La fig. 10 montre à titre d'exemple, une machine à courant continu à entrefer axial comportant un tel bobinage. Cette machine est équipée d'un aimant permanent 10 en forme d'anneau et servant d'induc teur.
Le bobinage est à double face et sa partie tour- née vers l'aimant est réalisée sur un disque isolant mince 14 tandis que l'autre face du bobinage est obtenue par les moyens décrits sur un, disque en. fer rite douce auquel est fixé le disque isolant 14. Le dis que 9 repose sur un disque métallique 12 monté sur l'arbre 11 par l'intermédiaire d'une pièce 16 clavetée en 17 sur celui-ci. L'arbre 11 tourne dans un man chon 18 du type autolubrifiant, serti dans une bague 19 montée elle-même sur une plaque 20 servant ou non de culasse et sur laquelle sont fixés l'aimant 10 ainsi que des porte-balais 21.
Il va de soi qu'un tel bobinage mixte à double face pourrait aussi bien être utilisé pour des machi nes à courant alternatif avec des connexions appro priées.