FR3010592A3

FR3010592A3 - Procede de montage d'aimant a l'interieur d'un bloc cylindre de rotor de machine electrique

Info

Publication number: FR3010592A3
Application number: FR1358706A
Authority: FR
Inventors: David Devambe; Lionel Fine; Roland Chassande; Fabrice Ouarab; Antoine Morel
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2015-03-13

Abstract

Procédé de montage d'aimants permanents (12) à l'intérieur de logements (20) ménagés dans un bloc cylindrique métallique (14) d'axe A d'un rotor (10) de machine électrique, les logements (20) étant orientés selon une direction axiale, caractérisé en ce que le procédé comporte : - une première étape dans laquelle au moins un aimant (12) est enfilé dans une chaussette (28) présentant une extrémité fermée (30) et une extrémité ouverte (26), - une deuxième étape dans laquelle l'aimant (12), enfilé dans la chaussette (28), est inséré à l'intérieur de son logement (20) correspondant en faisant passer d'abord l'extrémité fermée (30) de la chaussette (28) - une troisième étape dans laquelle le bloc cylindrique (14) est disposé dans un moule - une quatrième étape dans laquelle un liant est injecté dans les logements (20) du moule de façon à lier mécaniquement les chaussettes (28), les aimants (12) et le bloc cylindrique (14). - une cinquième étape dans laquelle le liant durcit.

Description

- 1 - PROCEDE DE MONTAGE D'AIMANT A L'INTERIEUR D'UN BLOC CYLINDRIQUE DE ROTOR DE MACHINE ELECTRIQUE L'invention concerne un procédé de montage d'aimants permanents à l'intérieur de logements ménagés dans un bloc cylindrique métallique d'un rotor de machine électrique, les logements étant orientés selon une direction axiale. Tel que représenté à la figure 1, il existe dans l'état de la technique des machines électriques dont le rotor 10 comporte une pluralité d'aimants permanents 12. Le rotor 10 comporte un bloc métallique de forme cylindrique 14 et d'axe de symétrie A dont la partie centrale 16 est destinée à recevoir un arbre 18 apte à pivoter autour de l'axe A. Le bloc cylindrique peut être constitué par un empilement de tôles serrées les unes contre les autres ou bien être formé d'une pièce. Le bloc cylindrique 14 est percé de part en part par une pluralité de logements 20 orientés selon une direction sensiblement parallèle à l'axe A. Les logements 20 se présentent ici sous la forme de logements de forme sensiblement parallélépipédique disposés de façon qu'ils forment sur les bases d'extrémités B1 et B2 du bloc cylindrique 14 des motifs M tels que des groupes d'arcs de cercles concentriques localisés sur le pourtour des bases B1 et B2 du bloc cylindrique 14. Les logements 20 sont destinés à recevoir chacun un aimant permanent magnétisé 12. Une fois tous les aimants insérés, les bases B1 et B2 sont refermées par un flasque 22. Ensuite un écrou 24 permet de solidariser l'arbre 18 au bloc cylindrique 14. Les aimants 12 jouent un rôle très important dans le fonctionnement de la machine électrique. Ainsi, leur positionnement selon une direction radiale dans le bloc cylindrique 14 doit être contrôlé de façon que le motif selon lequel ils sont disposés soit parfaitement respecté. Par ailleurs, le jeu entre les aimants 12 et les parois 13 des logements 20 dans lesquels ils sont positionnés doit être également parfaitement maîtrisé. Or les aimants 12 sont d'habitude montés en aveugle et ensuite fixés dans leur logement 20 au moyen de colle, ce qui ne permet pas toujours d'assurer un - 2 - positionnement parfait de chaque aimant 12 à l'intérieur de son logement 20 et risque de nuire au bon fonctionnement de la machine électrique. Un moyen d'améliorer la qualité et la répétabilité de ce procédé de montage serait alors de prévoir un processus robotisé de grande précision, qui présenterait alors l'inconvénient d'être trop onéreux. Afin de pallier ces inconvénients, l'invention a pour objet un procédé de montage d'aimants à l'intérieur de logements ménagés dans un bloc cylindrique de rotor qui soit simple et peu coûteux et qui permette d'optimiser le positionnement des aimants à l'intérieur du bloc cylindrique.

A cet effet, l'invention propose un procédé de montage d'aimants du type cité ci- dessus, caractérisé en ce que le procédé comporte : - une première étape dans laquelle au moins un aimant est enfilé dans une chaussette présentant une extrémité fermée et une extrémité ouverte, - une deuxième étape dans laquelle l'aimant, enfilé dans la chaussette, est inséré à l'intérieur de son logement correspondant en faisant passer d'abord l'extrémité fermée de la chaussette - une troisième étape dans laquelle le bloc cylindrique est disposé dans un moule - une quatrième étape dans laquelle un liant est injecté dans les logements du moule de façon à lier mécaniquement les chaussettes, les aimants et le bloc cylindrique. - une cinquième étape dans laquelle le liant durcit. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - Lors de la première étape, au moins deux aimants mis bout à bout sont insérés à l'intérieur de la chaussette. - Le procédé comporte une étape intermédiaire entre la deuxième et la troisième étape dans laquelle le surplus de la chaussette dépassant du bloc cylindrique est arasé. - La cinquième étape est effectuée à température ambiante ou par cuisson. - 3 - L'invention concerne également une chaussette pour la mise en oeuvre du procédé de montage d'aimants dans un bloc cylindrique de rotor cité précédemment réalisée en tissu technique apte à être imbibé par un liant. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - L'épaisseur de la chaussette est constante de façon à assurer une distance constante entre l'aimant et la paroi du logement. - L'épaisseur de la chaussette correspond sensiblement à l'entrefer défini entre l'aimant et la paroi du logement lorsque l'aimant est centré dans son logement. - L'extrémité fermée de la chaussette est biseautée de façon à faciliter son insertion à l'intérieur du logement. - La longueur de la chaussette est égale à la longueur du bloc cylindrique. L'invention concerne également un liant pour la mise en oeuvre du procédé précité constitué par une résine époxy.

L'invention concerne également un liant pour la mise en oeuvre du procédé précité constitué par une colle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'exemples de réalisation du procédé de montage d'aimants en référence aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 est une vue en perspective et en éclaté d'un rotor de machine électrique selon l'état de la technique - La figure 2 est une vue de la première étape du procédé. - La figure 3 est une vue de la deuxième étape du procédé. - La figure 4 est une vue schématique d'un détail du rotor après la dernière du 25 procédé. Dans la description qui suit, nous prendrons à titre non limitatif une orientation longitudinale, verticale et transversale indiquée par le trièdre L,V,T des figures 1 à 4. Dans le procédé de montage d'aimants permanents, le rotor de machine électrique utilisé est analogue au rotor 10 décrit à la figure 1. Le rotor 10 utilisé dans le procédé 30 comporte donc un bloc de forme cylindrique 14 et d'axe de symétrie A dont la partie - 4 - centrale 16 est destinée à recevoir un arbre 18 apte à pivoter autour de l'axe A. Le bloc cylindrique 14 est percé de part en part par une pluralité de logements 20 orientés selon une direction sensiblement parallèle à l'axe A. Les logements 20 se présentent ici sous la forme de logements de forme sensiblement parallélépipédique disposés de façon qu'ils forment sur les bases d'extrémités B1 et B2 du bloc cylindrique 14 des motifs M telles que des groupes d'arcs de cercles concentriques localisés sur le pourtour des bases B1 et B2 du bloc cylindrique 14. Les logements 20 sont destinés à recevoir chacun un aimant permanent magnétisé 12. Une fois tous les aimants insérés, les bases B1 et B2 sont refermées par un flasque 22. Ensuite un écrou 24 permet de solidariser l'arbre 18 au bloc cylindrique 14. Dans une première étape du procédé, représenté à la figure 2, un aimant 12 est enfilé à l'intérieur d'une chaussette en tissu 28 présentant une extrémité ouverte 26 et une extrémité fermée 30. Tel que représenté à la figure 2, il est possible d'insérer à l'intérieur de la chaussette 28 au moins deux aimants 12, mis bout à bout. La largeur de la chaussette 28 est sensiblement égale à la largeur de l'aimant 12. En outre, l'extrémité fermée 30 de la chaussette 28 est biseautée. La longueur de la chaussette 28 est supérieure à la longueur du bloc cylindrique. L'épaisseur e du tissu constituant la chaussette 28 est constante.

Il est prévu autant de chaussettes 28 qu'il existe de logements 20 dans le rotor 10. Dans une deuxième étape, représentée à la figure 3, chaque chaussette 28 est disposée dans son logement 20 en commençant par insérer son extrémité fermée 30, l'insertion étant facilitée par sa forme biseautée. Une fois chaque chaussette 28 insérée dans son logement 20 correspondant, il est possible d'araser le tissu dépassant des bases B1 et B2 du bloc cylindrique 14. A cette étape du procédé, il n'existe pas de liaison entre la chaussette 28 et le logement 20. A cette fin, il est prévu une troisième étape dans laquelle le bloc cylindrique 14 est disposé dans un moule (non représenté) de façon qu'un liant puisse être injecté à l'intérieur des logements 20. Le tissu constituant les chaussettes 28 est un tissu - 5 - technique de type gaine tressée en fibre de verre apte à être imbibé par le liant qui peut être une colle ou une résine époxy structurale, par exemple. Lors d'une cinquième étape du procédé, le durcissement ou la polymérisation du liant et du tissu constituant la chaussette 28 permet ensuite de lier mécaniquement le bloc cylindrique 14, les aimants 12 et les chaussettes 28. Selon les matières et les produits utilisés, l'étape de durcissement ou de polymérisation peut se faire à température ambiante ou bien nécessiter un chauffage tel qu'une cuisson en étuve ou par induction par exemple. Ainsi, comme représenté à la figure 4, le procédé selon l'invention permet de maîtriser la distance entre les aimants 12 et les parois de leur logement 20, cette distance étant assurée par l'épaisseur e du tissu constituant la chaussette 28, cette épaisseur e correspondant à la distance entre l'aimant 12 et la paroi du logement 20 lorsque l'aimant est centré à l'intérieur de son logement 20. Ce procédé permet également de faciliter le montage d'aimants déjà magnétisés, le guidage des aimants étant assuré par le glissement de la chaussette dans le logement. Ce procédé permet également de générer des rotors plus courts ou bien plus longs, étant donné que plusieurs aimants peuvent être mis bout à bout dans une chaussette.

Il également possible de prévoir des moyens de renforts composite ce qui permet d'une part d'assurer une excellente cohésion entre les aimants et les tôles. Ainsi le liant peut être chargé en fibres de verre par exemple, de façon à limiter la fissuration du joint de colle et sa désagrégation. En outre la tenue mécanique du bloc cylindrique est améliorée, les efforts étant répartis axialement et les gaines en fibre de verre reprenant les efforts radiaux. L'indexage axial de l'ensemble chaussette-aimant à l'intérieur du logement s'effectue par l'intermédiaire de flasques disposés de part et d'autre du bloc cylindrique afin de centrer les aimants par rapport au bloc. Dans l'exemple décrit ci-dessus, les aimants 12 et les logements 20 sont tous identiques. Par exemple, les aimants 12 utilisés dans le procédé peuvent être des aimants néodymes 12n et des aimants ferrites 12f, les aimants néodymes 12n, plus - 6 - puissants, étant disposés, dans le cas du motif décrit précédemment, sur l'arcs de cercle externe et les aimants ferrites 12f, plus faibles, étant disposés sur les arcs de cercles internes. Par ailleurs, il peut être prévu plusieurs types de logements 20, présentant une section de dimensions différentes, par exemple. Les logements peuvent ne pas être de forme parallélépipédique et être remplacés par des ouvertures traversantes présentant un profil en arc-de-cercle qui sont aptes à recevoir plusieurs aimants sur toute la longueur de l'arc. Les motifs M présents sur les bases B1 et B2 du bloc cylindrique 14 ne sont pas non plus limités à celui décrit précédemment. Enfin, le bloc cylindrique 14 du rotor 10 peut être formé de tôles empilées comme décrit plus haut, mais peut également être formé d'une pièce et percé par des ouvertures traversantes destinées à recevoir les aimants permanents.15

Claims

REVENDICATIONS1) Procédé de montage d'aimants permanents (12) à l'intérieur de logements (20) ménagés dans un bloc cylindrique métallique e14) d'axe A d'un rotor (10) de machine électrique, les logements (20) étant orientés selon une direction axiale, caractérisé en ce que le procédé comporte : une première étape dans laquelle au moins un aimant (12) est enfilé dans une chaussette (28) présentant une extrémité fermée (30) et une extrémité ouverte (26), une deuxième étape dans laquelle l'aimant (12), enfilé dans la chaussette (28), est inséré à l'intérieur de son logement (20) correspondant en faisant passer d'abord l'extrémité fermée (30) de la chaussette (28) une troisième étape dans laquelle le bloc cylindrique (14) est disposé dans un moule une quatrième étape dans laquelle un liant est injecté dans les logements (20) du moule de façon à lier mécaniquement les chaussettes (28), les aimants (12) et le bloc cylindrique (14). une cinquième étape dans laquelle le liant durcit.
2) Procédé de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors de la première étape, au moins deux aimants (12) mis bout à bout sont insérés à l'intérieur de la chaussette (28).
3) Procédé de montage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le procédé comporte une étape intermédiaire entre la deuxième et la - troisième étape dans laquelle le surplus de la chaussette (28) dépassant du bloc cylindrique (14) est arasé.
4) Procédé de montage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cinquième étape est effectuée à température ambiante ou par cuisson.
5) Chaussette (28) réalisée en tissu apte à être imbibé par un liant, présentant une extrémité ouverte et une extrémité fermée et utilisée pour la mise en oeuvre d'un procédé de montage d'aimants (12) à l'intérieur de logements ménagés dans un bloc cylindrique (14) de rotor (10) de machine électrique, la chaussette- (28), et le procédé comportant une première étape dans laquelle au moins un aimant est enfilé dans la chaussette, une deuxième étape dans laquelle l'aiment enfilé dans la chaussette est inséré à l'intérieur d'un logement correspondant, une troisième étape dans laquelle le bloc est disposé dans un moule, une quatrième étape dans laquelle un liant est ipjacté dans les logements du bloc de façon, à lier mécaniquement les chaussettes, les aimants et le bloc et une cinquième étape de durcissement du liant'
6) Chaussette (28) selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'épaisseur (e) de la chaussette (28) est constante de façon à assurer une distance constante entre l'aimant (12) et la paroi (13) du logement (20).
7) Chaussette (28) selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que l'épaisseur (e) de la chaussette (28) correspond sensiblement à l'entrefer défini entre l'aimant (12) et la paroi (13) du logement (20) lorsque l'aimant (12) est centré dans son logement (20).
8) Chaussette (28) selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que l'extrémité fermée (30) de la chaussette (28) est biseautée de façon à faciliter son insertion à l'intérieur du logement (20).
9) Chaussette (28) selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que la longueur de la chaussette (28) est supérieure à la longueur du bloc cylindrique (14).