FR2569503A1 - Moteur electrique a element electromagnetique exterieur, procede pour le realiser, et habillage isolant et dispositif de guidage pour la mise en oeuvre du procede - Google Patents

Abstract

POUR BOBINER UN STATOR EXTERIEUR DE MOTEUR ELECTRIQUE 8 ON LE RECOUVRE D'UNE COUPELLE ISOLANTE 21 ET ON PLACE A DISTANCE DE CETTE COUPELLE 21 UNE OGIVE DE GUIDAGE 33 QUI, AU COURS DU BOBINAGE, DEVIE LE FIL RADIALEMENT VERS L'EXTERIEUR POUR LE LAISSER ENSUITE VENIR S'ENTASSER SUR UN CHIGNON STATORIQUE 19. LA COUPELLE 21 PORTE UN CROCHET 28 DANS LEQUEL SE FORME LE CHIGNON 19. L'OGIVE 33 EST FIXEE A UNE LANGUETTE 31 DU CROCHET 28 AU MOYEN D'UN PICOT 32. UNE FOIS LE BOBINAGE TERMINE, ON OTE L'OGIVE 33 ET LE PICOT 32. UTILISATION POUR EVITER D'AVOIR A LIGATURER, ETIRER ET DEFORMER LES ENROULEMENTS A LA FIN DU BOBINAGE.

Description

La présente invention concerne un moteur électrique à élément électromagnétique extérieur.

Par élément électromagnétique extérieur on entend un stator bobiné ou un rotor bobiné définisstun alésage dans lequel est monté, avec possibilité de rotation relative, un autre élément, rotor ou respectivement stator.

La présente invention concerne également un procédé pour bobiner un tel moteur.

La présente invention concerne aussi un habillage isolant pour mettre en oeuvre ce procédé.

La présente invention concerne encore une forme de guidage pour la mise en oeuvre du procédé et notamment pour coopérer avec l'habillage isolant précité.

La présente invention s'applique notamment, mais non limitativement, au stator bobiné bipolaire des petits moteurs électriques à courant continu. L'alésage d'un tel stator est défini par deux paires de cornes polaires opposées, chaque-paire étant réunie par un pont à une culasse magnétique -annulaire commune. Les enroulements entourent chaque-pont et sont en partie logés entre les cornes et la culasse. Le circuit magnétique est au moins partiellement enfermé dans des habillages isolants ou coquilles qui épousent sa forme et l'isolent électriquement des enroulements. On sait bobiner directement les enroulements sur un tel stator.

Pour cela, on place dans l'alésage,- contre la paroi cylindrique d'une paire de cornes, un dispositif de guidage comprenant une barrette axiale terminée par deux ogives de guidage opposées dont les bases sont chacune en regard et à distance de l'une des faces frontales de la paire de cornes à bobiner. De plus, la barrette porte deux pattes de fixation parallèles dirigées radialement vers l'extérieur de partie d'autre de la paire de cornes, contre les faces frontales de celles-ci. En cours de bobinage, lorsque un guidefil passe au-dessus de l'une des ogives, le fil est guidé radialement vers l'extérieur par cette ogive avant de s'entasser dans le logement défini entre la base de cette ogive, la patte voisine, et la région de la barrette qui relie cette patte et cette ogive.

Une fois réalisé le nombre de spires voulu, on enlève le dispositif de guidage, puis on ligature les chignons avant de les étirer et de les thermoformer.

On redonne ainsi définitivement au chignon sensiblement la forme qu'il avait dans le dispositif de guidage, forme qui dégage complètement l'alésage et qui a un encombrement axial réduit.

Ces opérations de formage définitif des chignons présentent des difficultés d'automatisation dans le cadre de-la production en série de ces moteurs, et celles-ci conservent encore, de ce fait, une part d'intervention manuelle. D'autre part, ce formage sollicite mécaniquement les enroulements et favorise donc les défauts de fabrication.

Le but de l'invention est ainsi de permettre une automatisation plus poussée et une fiabilité plus grande dans le cadre du fqrmage définitif des chignons.

L'invention vise ainsi un moteur électrique comprenant d'une part un élément électromagnétique extérieur comprenant. à son tour une culasse magnétique annulaire, au moins deux paires de cornes magnétiques réunies à la culasse chacune par un pont et définissant un alésage à l'opposé des ponts, des enroulements dont chacun entoure l'un des ponts et forme deux chignons aux deux extrémités axiales de ce pont, et un habillage isalant int--se entre ls enroulements d'un côté et la culasse, les ponts et les cornes de l'autre, et d'autre part un élément intérieur monté dans l'alésage de manière rotative relativement à l'élément électromagnétique extérieur.

Suivant l'invention, le moteur électrique est caractérisé en ce que l'habillage isolant porte sur chaque côté frontal de chaque paire de ccaries un crochet de reSnuecoudé vers I'extuieur, chaque chignon étant retenu entre l'un des croehets et lepont adjacent.

Pour bobiner un tel moteur, on place la base de la forme de guidage sensiblement contre la partie coudée du crochet En cours de bobinage, le fil dévié radialement vers l'extérieur par la forme de guidage vient ensuite s'entasser non plus directement sous la base de la forme de guidage mais sous le crochet.

En fin de bobinage, lorsque l'on retire les formes de guidage, les chignons ne peuvent revenir vers l'axe de l'élément électromagnétique car ils sont retenus par les crochets.Ils gardent donc la position selon laquelle.is se sont formés pendant le bobinage, qui est leur position définitive. I1 n'est donc plus nécessaire de ligaturer les chignons, de les étirer, ni de les déformer radialement vers l'extérieur. On peut si on le désire thermoformer les chignons pour stabiliser la position relative des spires sous les crochets.

Pour bobiner le moteur selon l'invention, on pourrait utiliser le dispositif de guidage connu.

Cependant, il faudrait prévoir entre la partie coudée du crochet et le pont adjacent une distance libre correspondant à l'épaisseur prévisible du chignon à laquelle il faudrait ajouter l'épaisseur de la patte de fixation du dispositif de guidage. Ainsi, après retrait du dispositif de guidage, la distance libre sous le crochet serait excessive relativement au volume du chignon. En d'autres termes, l'encombre- ment axial du moteur ne serait pas le plus restreint possible et les chignons ne seraient pas fermement positionnés.

Suivant un autre aspect de l'invention, qui remédie à cet inconvénient, le procédé pour réaliser le moteur électrique précité, dans lequel, pour bobiner l'élément électromagnétique extérieur, on positionne une forme de guidage de façon qu'une base de cette forme soit en regard de chaque face frontale d'une paire de cornes, et on conduit un fil électrique selon une trajectoire en boucle passant radialement au-delà de l'extrémité d'une corne de cette paire, axialement au-delà de l'extrémité libre de l'une des formes, radialement au-delà de i'extrémité de l'autre corne de cette paire et axialement au-delà de l'extrémité libre de l'autre forme, est caractérisé en ce qu'on fixe amoviblement les formes de guidage indépendamment l'une de l'autre sur les crochets de retenue qui leur sont respectivement adjacents.

Ainsi, le dispositif de guidage ne comporte plus que deux formes de guidage indépendantes l'une de l'autre; la barrette qui les relie et les pattes pour sa fixation sont désormais inutiles. En l'absence des pattes, la distance libre entre la partie coudée du crochet et le pont adjacent peut être prévue juste suffisante pour l'épaisseur prévisible du chignon.

Selon un autre aspect de l'invention, l'habillage isolant pour la mise en oeuvre de ce procédé, et qui comprend au moins une région de recouvrement de la culasse et une région de recouvrement d'une paire de cornes, est caractérisé en ce qu'il porte sur la région de recouvrement des cornes un crochet de retenue coudé vers la région de recouvrement de la culasse, et en ce que ce crochet porte des moyens pour assujettir une forme de guidage du fil pendant le bobinage
Selon un quatrième aspect de l'invention, le dispositif de guidage pour la mise en oeuvre du procédé précité ou pour coopérer avec l'habillage précité est caractérisé en ce qu'il comprend une ogive portant sur sa base des moyens de fixation contre l'un des crochets de retenue des chignons.

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après.

Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif:
la figure 1 est une vue partielle schématique d'un moteur de ventilateur selon l'invention, le rotor et l'hélice étant démontés dans la partie gauche, le stator étant vu en coupe dans la partie droite;
la figure 2 est une vue éclatée des tôles statoriques et des deux coquilles isolantes du stator du moteur de la figure 1, et d'une ogive de guidage pour bobiner ce stator;
la figure 3 est une vue de dessus de l'une des coquilles de la figure 2;
la figure 4 est une vue en coupe selon le plan 4-4 de la figure 3;
la figure 5 est une vue en élévation latérale des tôles statoriques, munies des coquilles, du stator des figures précédentes;
la figure 6 est une vue schématique en perspective illustrant l'opération de bobinage de l'un des enroulements;;
la figure 7 est une vue partielle en coupe axiale du stator pendant le bobinage;
la figure 8 est une vue partielle en perspective du stator bobiné;
la figure 9 est une vue analogue à la figure 7 mais concernant une variante de réalisation; et
la figure 10 est une vue partielle de dessus du crochet utilisé à la figure 9.

L'invention va maintenant être exposée dans son applicaticn à un moteur de ventilateur à stator ettéteur bipcire bohiné. Le moteur peut etre à courant continu ou alternatif, i'inventon s'appliquant~indifféremment aux deux cas.

Comme le montre la figure 1, un tel moteur comprend un bâti ou platine 1 représenté en partie seulement présentant sur sa face interne un bossage 2 dans lequel est serti un axe 3. Un rotor sensiblenent cylindrique 4 est monté rotativement sur l'axe 3 et, dans l'exemple de ventilateur représenté, porte rigidement à l'opposé de la platine 1 une hélice de ventilation 6.

Un stator annulaire 7 est fixé rigidement à la platine 1 autour du rotor 4. Le stator 7 comprend un paquet de tôles 8 et des enroulements statoriques 9 dont un seul est représenté à la figure 1.

Comme le montre la figure 2, le paquet de tôles- 8 forme une culasse annulaire 9 réunie par deux ponts 11 diamétralement opposés et dirigés l'un vers l'autre à deux paires de cornes polaires 12, 13.

Chaque paire 12, 13 comprend deux cornes 14 dirigées à l'opposé l'une de l'autre à partir du pont 11 qui les porte. Chaque paire 12 présente du côté opposé au pont 11 associé une face 16 cylindrique s'étendant sur un peu moins de 1800 autour de l'axe XX du moteur. Ces deux faces 16 définissent un alésage dans lequel le rotor 4 est monté avec un faible jeu. Entre les extrémités des cornes 14 dirigées l'une vers l'autre et appartenant à des paires différentes, l'alésage présente deux fentes axiales 17 débouchant dans des évidements 18 allongés circonférentiellement et s'étendant entre les cornes 14 et la culasse annulaire 9.

Comme le montre notamment la figure 8, les enroulements 9 entourent les ponts 11 du paquet de tôles statoriques 8. Deux régions opposées de chaque enroulement 9 s'étendent dans les évidements 18 du paquet de tôles statoriques. Ces régions opposées sont réunies entre elles par deux chignons 19 s'étendant sensiblement circonférentiellement chacun le long de l'une des faces frontales du pont 11 associé.

Comme le montre la figure 2, le stator 7 comprend en outre un habillage isolant composé de deux coquilles 21 en matière plastique injectée. Chaque coquille 21 comprend une région annulaire 22 de recouvrement de la culasse 10 et deux régions 23 de recouvrement des paires de cornes 12 et 13. Pour cela, chaque coquille 21 comprend un voile plan 24 ayant même contour qu'une face annulaire plane du paquet de tôles 8, et deux jupes profilées 26 sensiblement perpendiculaires au voile 24 et raccordées à ce dernier le long du contour d'échancrure 27 correspondant aux évidements 18 du paquet de tôles 8. La hauteur des jupes 26 est sensiblement égale à la moitié de l'épaisseur axiale du paquet de tôles 8.

Pour isoler le paquet de tôles 8, on met en place une coquille 21 contre chaque face annulaire plane du paquet de tôles 8 en emboîtant chaque jupe 26 dans l'un des évidements 18. Compte tenu de la hauteur précitée des jupes 26, deux jupes 26 sont ainsi jointes bord à bord à mi-longueur axiale de chaque échancrure 18.

Ainsi, les coquilles 21 sont interposées entre les enroulements 9 d'un côté et la culasse 10, les ponts 11 et les cornes 14 de l'autre.

Conformement à l'invention, chaque coquille 21 porte sur la face du voile 24 tournée vers l'extérieur c'est-å-dire à l'opposé du paquet deto1es8 deux crochets de retenue 28 comprenant chacun un collet sensiblement cylindrique 29 raccordé au voile 24 le long du bord libre de chaque zone 23 de recouvrement des cornes.

Lorsque les coquilles 21 sont montées sur le paquet de tôles 8, chacun desdits bords libres suit sensiblement llun des bords des faces cylindriques 16 portées par les paires de cornes 12, 13.

Au bord du collet 29 opposé au voile 24, le crochet 28 est coudé vers l'extérieur en une languette 31 qui en service est axialement en regard de l'un des ponts 11. La languette 31 est sensiblement plane et perpendiculaire à l'axe XX.

Chaque languette 31 porte un picot tronconique 32 dirigé axialement à l'opposé du paquet de tôles 8.

Comme le montrent les figures 2 et 7, les picots 32 servent à positionner sur chaque crochet 28 un dispositif 33 pour le guidage du fil de chaque enroulement électrique au cours du bobinage de cet enroulement.

Le dispositif 33 est constitué par une ogive dont une face latérale 34 est constituée par un méplat sensiblement parallèle à l'axe XÀ.

L'ogive 33 comporte encore une base 36 qui en service est perpendiculaire à l'axe XX et présente un évidement tronconique 37 emboîtable sur un picot 32 jusqu'à une position où la base 36 est à plat contre la languette 31, la pointe 38 de l'ogive 33 étant alors dirigée axialement à l'opposé du paquet de tôles 8. Le long de son bord adjacent au méplat 34, la base 36 porte une nervure 39 dont la face 40 opposée au méplat 34 a une courbure correspondant à celle de la face concave du collet 29 et s'applique contre le collet 29 lorsque le picot 32 est engagé dans l'évidement 37.

On a représenté schématiquement à la figure 6 le paquet de tôles 8 muni de ses deux demi-coquilles 21 et des deux ogives 33 associées à une même paire de cornes. On a également représenté la tête 41 d'une machine à bobiner sur laquelle le paquet de tôles 8 est fixé par des moyens non représentés. La tête 41 comprend un corps cylindrique 42 qui en service s'étend selon l'axe XX. Le corps 42 porte au voisinage de son extrémité libre deux becs guide-fil 43 diamétralement opposés, dont seul le bec de droite à la figure 6 sera considéré pour l'instant.

Dans la situation représentée à la figure 6, le bobinage 9 associé à la paire de cornes 12 portant les ogives 33 est déjà partiellement constitué. Le fil de cuivre recouvert de vernis isolant a été dévidé par la tête 41 à travers le bec guide-fil 43. On a représenté sous la référence 44 l'extrémité par laquelle le fil est en train d'être bobiné.

En service, la tête 41 effectue un mouvement de va-et-vient selon l'axe XX entre deux positions extrêmes des becs 43 situées de part et d'autre des extrémités 38 des ogives 33. En chacune de ces positions extrêmes, la tête 41 effectue une rotation de 1800 autour de l'axe XX une fois dans un sens une fois dans l'autre. Lorsque la tête 41. va d'une position extrême à l'autre, chacun des becs 43 est engagé dans l'une des fentes 17 entre les cornes 14 dirigées l'une vers l'autre.Ainsi, l'extrémité libre du bec 43 considéré suit une trajectoire en boucle 46, dont un tronçon dirigé axialement 47 passe radialement au-delà de l'extrémité de l'une des cornes 14 de la paire à bobiner, un tronçon courbe 48 passe axialement au-delà de l'extrémité libre 38 de llune des ogives 33, un tronçon axial 49 passe radialement au-delà de l'extrémité de l'autre corne 14 de ladite paire et un tronçon courbe 51 passe axialement au-delà de l'extrémité 38 de l'autre ogive 33.

En amenant un autre fil de bobinage par l'autre bec 43, et en plaçant deux ogives 33 sur les deux picots (non représentés dans un but de clarté) associés à l'autre paire de cornes du paquet de tôles 8, on peut bobiner en même temps les deux enroulements 9.

Comme on le comprend d'après la figure 6, chaque fois que le bec 43 effectue l'un des tronçons courbes 48 ou 51 de sa trajectoire, il passe le fil derrière l'extrémité 38 de l'ogive 33. Lorsque le bec 43 amorce le tronçon axial 49 ou 47 qui suit, le fil se dépose ainsi sur la surface bombée de l'ogive 33 et glisse le long de celle-ci jusqu'à ce qu'il vienne s'entasser avec le reste du chignon sous le crochet 28, la base 36 de l'ogive 33 débordant radialement vers l'extérieur relativement au bord extérieur de la languette 31.

Une fois que le nombre de spires voulu est effectué, on retire les ogives de bobinage 33 et, comme le montre la figure 8, les chignons 19 restent prisonniers sous les crochets 28 dans une position où ils dégagent complètement l'alésage statorique et où leur encombrement axial est sensiblement minimal. Dans l'exemple représenté à la figure 8, on a arraché les picots 32. Le stator pourra ensuite être fixé de façon classique au bâti 1 du moteur.

Cependant, comme représenté à la figure 4, on peut prévoir à la base de chaque picot 32 une encoche 52. Une fois les opérations de bobinage terminées, au lieu d'arracher complètement le picot 32, on le sectionne au-delà de l'encoche 52, par exemple selon le trait mixte 53. Ensuite, comme représenté à la figure 1, on fixe le stator 7 au bâti 1 en encliquetant dans des bossages 54 du bâti 1 les picots 32 ainsi étêtés.

Dans l'exemple représenté aux figures 9 et 10, l'ogive 33 est dépourvue de nervures 39 mais présente deux évidements 37 dans sa base 36. La languette 31 de chaque crochet 28 porte deux picots 32 capables de s'engager chacun dans un évidement 37. Chaque évidement 37 communique avec un alésage transversal 55 dans lequel est monté à coulisse un téton de verrouillage 56 qui, lorsqu'un picot 32 est complètement engagé dans l'alésage 37, s'engage dans une encoche 57 du picot de façon à verrouiller amoviblement l'ogive 33 sur le crochet 28. Le téton de verrouillage 56 est sollicité vers l'évidement 37 par un ressort 58 dont la tension est réglable par une vis 59.

Dans cet exemple, la languette 31 est beaucoup plus épaisse et donc robuste que dans l'exemple de la figure 7, ce qui peut être préférable si les picots 32 doivent servir à fixer le stator au bâti du moteur.

Pour guider le fil de bobinage de façon sure dans le chignon 19 voisin, l'ogive 33 présente le long du bord de sa base qui surplombe la languette 31 une nervure déflectrice 61.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, et de nombreux aménagements pourraient être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.

C'est ainsi que l'invention pourrait être appliquée à un élément électromagnétique à plus de deux pales, ou encore à un élément électromagnétique rotatif.

Les deux formes 33 associées à chaque paire de cornes pourraient être reliées l'une à l'autre par une barrette prolongeant les nervures 39. Dans un tel cas, la mise en place des formes pourrait se faire par encliquetage simultané des deux formes 33 sur les languettes 31 dont les picots 32 seraient plus courts, les languettes 31 fléchissant élastiquement au cours de cet encliquetage. Ala fin du bobinage, on pourrait ôter les formes de guidage en coupant l'un au moins des picots 32 au moyen d'une lame glissée entre la languette 31 et la base 36 de l'ogive.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Moteur électrique comprenant d'une part, un élément électromagnatique extérieur (7) comprenant à son tour une culasse magnétique annulaire (10), au moins deux paires (12,13) de cornes magnétiques (14) réunies à la culasse chacune par un pont(11) et définissant un alésage (16) à l'opposé des ponts (11), des enroulements (9) dont chacun entoure l'un des ponts (11) et forme deux chignons (19) aux deux extrémités axiales de ce pont (11) et un habillage (21) isolant interposé entre les enroulements (9) d'un côté et la culasse (10), les ponts (11) et les cornes (14) de l'autre, et d'autre part, un élément intérieur (4) mont8 dans l'alésage (.16) de manière rotative relativement à l'élément électromagnétique extérieur (7), caractérisé en ce que l'habillage isolant (21) porte sur chaque côté frontal de chaque paire (12,13) de cornes (14)uncrochetderetenue (28) coudé vers l'extérieur, chaque chignon (19) étant retenu entre l'un des crochets (28) et le pont adjacent (11-).

2. Moteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que chaque crochet 528) comprend un collet (29) conforme de façon sensiblement cylindrique dans le prolongement axial des cornes (14) et une languette sensiblement plane et radiale (31).

3. Moteur conforme à 'lune des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le crochet (28) porte des moyens (32) pour assujettir une forme (33) pour guider le fil (44) lors du bobinage des enroulements (9).

4. Moteur conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que le moteur comprend un bâti (1), en ce que l'élément électromagnatique extérieur (7) est un stator et en ce que les moyens (32) pour assujettir une forme de guidage (33) contribuent au positionnement du stator (7) sur le bâti (1).

5. Procédé pour réaliser un moteur électrique selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel, pour bobiner l'élément électromagnétique extérieur (7), on positionne une forme de guidage (33) de façon qu'une base (36) de cette forme soit en regard de chaque face frontale d'une paire de cornes (11) et on conduit un fil électrique (44) selon une trajectoire en boucle (46) passant radialement au-delà de l'extrémité d'une corne (14) de cette paire, axialement audélà de l'extrémité libre (38) de l'une des formes (33), radialement au-delà de l'extrémité de l'autre forme (33), caractérisé en ce qu'on fixe amoviblement les formes de guidage (33) aux crochets (28) qui leur sont respectivement adjacents.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on fixe une forme de guidage (33) indépendante à chaque crochet (28)~concerné par le bobinage en cours.

7. Procédé selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'à la fin du bobinage, on retire les formes de guidage (33) et on détache sur les crochets (28) une partie au moins de saillies (32) servant à la fixation amovible des formes (33).

8. Procédé selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu 'à la fin du bobinage, on retire les formes de guidage (33) et on fixe l'élément l'élément électromagnétique (7) à un bâti (1) en utilisant une partie au moins de moyens (32) portés parles crochets (28) pour l'assujettissement des formes de guidage (33).

9. Habillage isolant pour la mise en oeuvre du procédé selon lwune des revendications 5 à 8, comprenant au moins une région (22) de recouvrement de la culasse (10) et une région (23) de recouvrement d'une paire de cornes (12,13), caractérisé en ce qu'il porte sur la région (23) de recouvrement des cornes un crochet (28) coudé vers la région (23) de recouvrement de la culasse (10), et en ce que ce crochet (28) porte des moyens (32) pour assujettir une forme (33) de guidage du fil (44) pendant le bobinage.

10. Habillage selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens pour assujettir une forme de guidage (33) comprennent au moins un picot (32) s'étendant sensiblement selon une direction axiale.

11. Dispositif de guidage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 5 à 8 ou pour coopérer avec un habillage selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comprend une ogive (33) portant sur sa base (36) des moyens S37,39) d'assujettissement contre l'un des crochets (28) de retenue des chignons.

12. Forme de guidage selon la revendication 11, caractérisée en ce que ces moyens de fixation comprennent un évidement (37) dans la base (36) de l'ogive (33), et au moins une saillie (39) dirigée transversalement à la base (36) le long d'un bord adjacent à une face latérale (34) sensiblement en méplat de l'ogive (33).