FR2969415A1 - Procede de fabrication d'un composant de machine electrique et composant obtenu - Google Patents

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Abstract

Procédé de réalisation d'un composant de machine, caractérisé en ce qu'on effectue les opérations suivantes : - appliquer une matière magnétique liée par un élastomère non durci sur la surface non structurée (2) d'un corps (1) de manière à former des zones de matière magnétique (3) séparées les unes des autres, - aimanter la matière magnétique (3), et - faire durcir la matière magnétique (3). L'invention a également pour objet un composant tel qu'un rotor de machine électrique réalisé par ce procédé.

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de réalisation d'un composant de machine tel qu'un rotor ou un stator d'une machine électrique ainsi qu'un composant ainsi obtenu.
Etat de la technique Les aimants permanents pour la réalisation de composants de machines électriques tels que des stators et des rotors, sont réalisés dans différents matériaux. Comme variante, on utilise des aimants AlNiCo qui se composent d'un alliage de fer avec de l'aluminium, du nickel et du cobalt comme éléments principaux de l'alliage. Ces matériaux peuvent également s'utiliser à des températures élevées mais leur densité d'énergie est relativement faible et leur champ coercitif est fort. Ces matériaux ont une bonne tenue à la corrosion mais sont cassants, durs et de ce fait ils ne peuvent être préfabriqués. De plus, les aimants permanents sont réalisés avec une certaine forme, souvent parallélépipédique et au cours de leur montage dans des cavités appropriées des composants de machines électriques, on les applique sur ou dans des supports appropriés.
Comme autres matériaux, on connaît les Terres-Rares tels que par exemple le samarium-cobalt et le Néodym-fer-bore qui constituent des aimants relativement puissants. De tels aimants se fabriquent en métallurgie des poudres. Selon le document EP 1 093 133 A2, le procédé de fabrication de tels aimants permanents consiste à intégrer une poudre de Terres-Rares magnétique dans un élastomère thermoplastique durci. L'usinage ou le traitement des aimants liés par un élastomère selon le document rappelé ci-dessus consiste à mettre la matière magnétique liée par un élastomère à l'état liquide dans une cavité du composant de machine ; dans le cas présent, il s'agit d'une fente du rotor et ensuite on poursuit le traitement. L'aimantation est faite en soumettant la matière magnétique à l'état liquide à un champ magnétique et ensuite on solidifie la matière magnétique par un traitement thermique.
Le document DE 601 02 278 T2 décrit un procédé de fabrication d'un aimant permanent utilisé pour les moteurs et les actionneurs de tout type. En particulier, l'aimant permanent est en un alliage de matériaux avec des éléments en Terres-Rares et pour sa protection contre l'oxydation, il est combiné à un élastomère. Pour réaliser un rotor, on injecte la matière magnétique par extrusion ou injection à l'état liquide ou à l'état pâteux dans des fentes dans ou sur le rotor. La réalisation de tels composants d'une machine électrique est une opération compliquée car d'une part il faut avoir des composants munis de fentes ou de cavités avant de pouvoir les remplir par un procédé d'introduction approprié, avec une matière magnétique à l'état liquide ou pâteux. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé perfectionné de fabrication d'un composant de machine électrique pour munir le composant de machine de façon appropriée d'aimants permanents. L'invention a également pour but de simplifier la réalisation de tels composants de machine et que ces composants présentent une structure plus simple. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de réalisation d'un composant de machine, caractérisé en ce qu'on effectue les opérations suivantes : - appliquer une matière magnétique liée par un élastomère non durci sur la surface non structurée d'un corps de manière à former des zones de matière magnétique séparées les unes des autres, - aimanter la matière magnétique, et - faire durcir la matière magnétique.
La caractéristique générale du procédé de fabrication présentée ci-dessus consiste à appliquer un matériau magnétique liquide ou pâteux, lié par un élastomère, sur la surface non structurée, dans le sens de circulation pour un mouvement relatif entre un composant de machine et un autre composant de machine pour former des pôles magnétiques. En écartant les différentes zones de matière magnétique appliquées, on définit les pôles magnétiques. Les zones correspondantes sont exposées à un champ magnétique continu pour développer la direction d'aimantation des pôles magnétiques. Le durcissement (prise) du matériau magnétique lié par un élastomère peut se faire avant, pendant ou directement après la magnétisation de la matière magnétique. Cela permet de modifier librement la largeur, la longueur et l'épaisseur des aimants permanents ainsi appliqués et réalisés offrant de la sorte une très grande souplesse pour le procédé de fabrication. En projetant le matériau magnétique lié par un élastomère, à l'état liquide, ce matériau se fixe à la surface du composant de machine. On évite ainsi cette autre étape de fabrication consistant à coller des aimants permanents préfabriqués sur le corps du composant de machine. Suivant une caractéristique, on applique le matériau magnétique sur toute la surface et ensuite on l'enlève partiellement entre les zones à former pour développer les zones de matériau magnétique. Selon une autre caractéristique, on réalise un composant de machine, notamment le rotor d'une machine électrique. Ce 20 composant de machine comprend : - un corps avec une surface non structurée, - des zones appliquées sur la surface et constituées d'un matériau magnétique lié par un élastomère. Le composant de machine a l'avantage d'être simple à 25 réaliser car la ou les zones magnétiques se font par une application ou une opération de ce type, de sorte que les segments aimantés ont une forme simple. Le corps peut être le corps d'un rotor installé sur un arbre. Le corps est de préférence pratiquement cylindrique creux et 30 comporte un pont pour tenir le corps de rotor cylindrique creux, coaxialement à l'arbre. Selon un développement, la surface n'est pas structurée en zones et le matériau magnétique dépasse complètement de toute la surface du corps.
La surface peut être rugueuse pour favoriser l'accrochage du matériau magnétique lié par un élastomère. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un 5 exemple de procédé de réalisation d'un composant de machine et d'un composant ainsi obtenu représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un ordinogramme simplifié explicitant un procédé de fabrication d'un composant de machine équipé d'aimants 10 permanents selon l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective d'un rotor avec des aimants permanents réalisés par le procédé de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe axiale d'un rotor à moment d'inertie réduit. 15 Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un ordinogramme explicitant le procédé de fabrication d'un rotor d'une machine électrique constituant ainsi un composant de machine. Un exemple d'un tel rotor est présenté à la figure 2. 20 Dans l'étape S1, on prend un corps de composant 1 tel que par exemple un corps de rotor. Le corps de rotor 1 selon la figure 2 est installé sur un arbre 4 ; il a une surface extérieure 2 destinée à porter les aimants permanents. La surface 2 du rotor est pratiquement non structurée de sorte qu'il n'y a pas lieu d'adapter le procédé à 25 effectuer ensuite pour appliquer les aimants permanents par rapport à la position du corps de rotor 1 ou par rapport à la position d'éventuelles structures à la surface 2 du rotor. La surface 2 du rotor peut avoir une certaine rugosité telle que par exemple une rugosité Ra = 5 à 50 gm le matériau magnétique s'accroche mieux à la surface 2 du rotor, pour 30 que lors de l'étape de procédé suivante. Dans l'étape S2 suivante, on applique un matériau magnétique lié par un élastomère, à l'état liquide ou pâteux, dans des zones écartées les unes des autres à la surface 2 du rotor. Le matériau magnétique est appliqué dans les zones dans lesquelles on aura les 35 pôles du rotor constituant les aimants permanents. L'application peut se faire selon différents procédés, par exemple par surmoulage par injection, extrusion ou simplement enduction ou application. Cela permet de définir librement les dimensions des aimants permanents à réaliser, parallèlement à la surface, telles que la longueur dans la direction axiale et la largeur dans la direction périphérique ainsi que l'écartement entre les zones qui correspondent aux pôles de rotor constitués par les aimants permanents. L'application se fait dans l'étape S2 seulement dans les zones prévues ou en variante l'application du matériau magnétique se fait sur toute la surface 2 du rotor et ensuite on enlève partiellement le matériau magnétique (non encore durci) dans les zones qui constituent les intervalles entre les aimants permanents. Après l'étape S2, le corps de rotor 1 comporte des zones de matériau magnétique 3. Ces zones de matériau magnétique 3 appliqué sur le corps de rotor 1, doivent être aimantées et durcies. On peut en principe procéder de deux manières. L'un des procédés consiste à exposer les différentes zones de matériau magnétique (non encore durci) à un champ magnétique externe dans l'étape S3 pour aimanter les particules de matériau magnétique. Ensuite, dans l'étape S4, on fait durcir ou on vulcanise selon les techniques connues, par exemple par un traitement thermique. En variante, le durcissement peut être fait avant l'étape d'aimantation.
Comme le montre la vue en coupe axiale de la figure 3, le rotor 1 ainsi réalisé comporte d'un côté ou des deux côtés d'extrémité, des cavités réduisant le poids du corps 1 du rotor. Cette structure permanente a, en section, une forme analogue à une structure en double T ; on a ainsi un cylindre creux relié par un pont 5, approprié, à l'arbre 4 du corps de rotor 1 pour tenir le cylindre creux coaxialement à l'arbre 4. La surface extérieure du cylindre creux est la surface 2 du rotor sur laquelle le matériau magnétique a été appliqué selon le procédé décrit ci-dessus. Il est ainsi possible d'obtenir un composant de machine et notamment un rotor ayant une très faible inertie, et qui convient notamment pour des applications à des actionneurs à temps de réponse rapide.5 NOMENCLATURE
1 corps de composant de machine / corps de rotor 2 surface du rotor 3 matériau magnétique appliqué sur la surface du rotor 4 arbre du rotor 5 pont de fixation de l'arbre
S1-S4 étapes du procédé de fabrication10

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS1 °) Procédé de réalisation d'un composant de machine, caractérisé en ce qu'on effectue les opérations suivantes : - appliquer (S2) une matière magnétique liée par un élastomère non durci sur la surface non structurée (2) d'un corps (1) de manière à former des zones de matière magnétique (3) séparées les unes des autres, - aimanter (S3) la matière magnétique (3), et - faire durcir (S4) la matière magnétique (3). 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on effectue l'aimantation avant de faire durcir la matière. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on effectue l'aimantation après avoir fait durcir la matière. 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'application de la matière magnétique (3) consiste à appliquer la matière magnétique (3) sur toute la surface, puis à l'enlever partiellement entre les zones à réaliser pour développer les zones de matière magnétique (3). 5°) Composant de machine, notamment rotor de machines électriques, caractérisé en ce qu'il comprend : - un corps ayant une surface (2) non structurée, - des zones appliquées sur la surface (2) et constituées d'une matière magnétique (3) liée par un élastomère. 6°) Composant selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps est le corps d'un rotor (1) porté par un arbre.357°) Composant selon la revendication 6, caractérisé en ce que le corps (1) est de forme essentiellement cylindrique creuse et comporte un pont (5) pour tenir le corps de rotor cylindrique creux (1) 5 coaxialement sur l'arbre. 8°) Composant selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface n'est pas structurée en zones et la matière magnétique (3) io dépasse complètement de la surface (2) du corps (1). 9°) Composant selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface (2) a une rugosité de manière pour accrocher la matière 15 magnétique (3) liée par un élastomère. 20
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