FR3086815A1 - Procede de fabrication d'un rotor pour moteur electrique a courant continu - Google Patents

Procede de fabrication d'un rotor pour moteur electrique a courant continu Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un rotor pour moteur électrique à courant continu, notamment sans balais, d'un système d'essuyage de véhicule automobile, comprenant une étape de formage d'une cage (8) conformée pour porter au moins un aimant et d'un arbre (6) de rotation de ladite cage (8), ledit arbre et ladite cage étant formés en une seule pièce (10).

Description

PROCEDE DE FABRICATION D’UN ROTOR POUR MOTEUR ELECTRIQUE A COURANT CONTINU
L’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un rotor pour moteur électrique à courant continu, notamment sans balais, d’un système d’essuyage de véhicule automobile.
Il est connu qu’un tel moteur électrique comporte principalement un rotor et un stator.
Généralement, le stator comprend une pluralité de bobines d’excitation électromagnétique du rotor tandis que le rotor comprend un aimant multipolaire.
Le moteur électrique est configuré pour que, quand les bobines sont alimentées en courant électrique, un champ magnétique est créé, entraînant un mouvement de rotation de l'aimant multipolaire autour d’un axe de rotation.
Le rotor comprend habituellement une cage creuse, appelée cloche, portant sur sa surface extérieure l’aimant multipolaire.
Le rotor comprend également un arbre, solidaire en rotation de la cloche, et muni d’un filetage externe pour engrener une roue elle-même fixée à un arbre de sortie du moteur, de sorte à constituer un moto-réducteur.
Actuellement, le procédé de fabrication du rotor consiste à préparer la cloche, par exemple par emboutissage, à préparer l’arbre de rotation, puis à assembler l’arbre à la cloche, par collage ou enfoncement à force.
Néanmoins, il est délicat de centrer la cloche et l’arbre de rotation pendant leur assemblage, ce qui peut conduire à un décentrage des pièces, dégradant de ce fait les performances du rotor et du moteur électrique associé.
De plus, le rotor ainsi fabriqué peut manquer de rigidité, ce qui contribue également à un risque de mauvaise performance du moteur électrique.
Le but de l’invention est de remédier au moins partiellement à ces inconvénients.
A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un rotor pour moteur électrique à courant continu, notamment sans balais, d’un système d’essuyage de véhicule automobile, comprenant une étape de formage en une seule pièce d’une cage conformée pour porter au moins un aimant et d’un arbre de rotation de ladite cage.
Ainsi, grâce au procédé selon la présente invention, le nombre de pièces est réduit, ce qui raccourcit le temps nécessaire à la fabrication du rotor.
De plus, le procédé selon la présente invention s’affranchit de l’assemblage de la cage et de l’arbre de rotation, ce qui assure une qualité de centrage excellente.
De surcroît, l’ensemble cage-arbre étant constitué en une seule pièce, le rotor selon la présente invention est plus rigide qu’un rotor selon l’art antérieur, ce qui améliore également les performances du moteur électrique.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’étape de formage comprend une étape de forgeage de la cage et de l’arbre ou une étape de moulage de la cage et de l’arbre.
Selon une autre caractéristique de l’invention, au cours de l’étape de formage, on forme un logement de réception d’un roulement de guidage de l’arbre de rotation.
Selon une autre caractéristique de l’invention, au cours de l’étape de formage, on forme une vis sur une surface externe de l’arbre de rotation.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le procédé comprend une étape de positionnement d’un roulement de guidage de l’arbre à l’intérieur de la cage.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le roulement de guidage comprend une bague extérieure et une bague intérieure, coaxiale de la bague extérieure, les éléments roulants étant disposés entre les bagues extérieure et intérieure, l’étape de positionnement comprenant une étape de montage de la bague extérieure du roulement de guidage contre un siège du logement de réception de la cage.
Selon une autre caractéristique de l’invention, la bague intérieure du roulement de guidage est montée fixe.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le procédé comprend une étape de solidarisation du roulement au rotor.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’étape de solidarisation comprend une étape de soudage du roulement à l’arbre de rotation et/ou une étape de collage et/ou une étape de blocage par un anneau de déformation élastique.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le procédé comprend une étape de fixation d’au moins un aimant sur une surface externe de la cage.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 illustre une vue en perspective d’un moteur électrique muni d’un rotor selon la présente invention ;
- la figure 2 illustre une vue en coupe longitudinale d’un ensemble monobloc d’une première variant du rotor de la figure 1 ;
- les figures 3 et 4 illustrent respectivement une vue en coupe longitudinale et une vue en perspective éclatée du rotor de la figure 1 ;
- la figure 5 illustre une vue en coupe longitudinale d’une deuxième variante de réalisation du rotor selon la présente invention ;
- la figure 6 illustre une vue en coupe longitudinale d’une troisième variante de réalisation du rotor ; et
- la figure 7 illustre un chronogramme d’un procédé de fabrication d’un rotor des figures précédentes.
L’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un rotor pour moteur électrique à courant continu, de préférence sans balais, pour un système d’essuyage de véhicule automobile, référencé 1 dans la figure 1.
Moteur électrique
Le moteur électrique 1 obtenu par le procédé selon la présente invention est maintenant décrit.
Comme visible sur la figure 1, le moteur électrique 1 comporte un rotor 2 et un stator 3.
Le stator 3 comprend une pluralité de bobines d’excitation électromagnétique du rotor 2.
Le rotor 2 comprend un aimant multipolaire 5 monté pour être animé d’un mouvement de rotation autour d’un axe de rotation, référencé L.
Le moteur électrique 1 est configuré pour que le rotor 2 tourne dans le stator 3, ce qui entraîne une rotation d’un arbre moteur 6 solidaire de l’aimant multipolaire 5.
L’arbre moteur 6 s’étend selon l’axe de rotation L.
L’aimant multipolaire 5 est constitué d’au moins deux paires de pôles opposés 7, particulièrement visibles sur la figure 4 (qui présente trois paires de pôles).
Les pôles 7 sont portés par une cage 8 solidaire en mouvement de l’arbre moteur 6.
Une surface extérieure 9 de la cage 8 est conformée pour recevoir les pôles 7.
La cage 8 présente une forme générale de cloche et est dorénavant appelée cloche 8.
La cloche 8 est creuse.
Différentes formes sont envisageables pour la cloche 8, comme illustré sur les figures 1, 3 et 4 pour une forme exemplaire de la cloche 8 ; la figure 2 pour une première variante de la cloche 8 ; la figure 5 pour une deuxième variante de la cloche 8 ; et la figure 6 pour une troisième variante de la cloche 8.
Une seule pièce 10 constitue la cloche 8 et l’arbre moteur 6, comme il sera détaillé ultérieurement.
Comme il ressort des figures, l’arbre moteur 6 s’étend entre deux extrémités 20, 21, l’extrémité 20 étant solidaire de la cloche 8.
L’arbre moteur 6 comprend une surface externe 11 munie d’une vis 12.
La vis 12 est disposée sensiblement au milieu de l’arbre moteur 6.
La vis 12 engrène une roue 13 elle-même fixée à un arbre 14 de sortie du moteur 1, ce qui constitue un moto-réducteur.
La cloche 8 comprend une surface interne 15 munie d’un logement 16 de réception d’un roulement 17, comme il va maintenant être décrit.
Le rotor 2 comprend deux roulements 17, 18, de guidage de l’arbre moteur 6, par exemple des roulements à billes.
Chacun des roulements à billes 17, 18 comprend deux bagues coaxiales, une bague extérieure et une bague intérieure, entre lesquelles est disposé un ensemble de billes et maintenues espacées par une cage.
Sur les figures 1 à 5, le roulement 17 est disposé dans la cloche 8 tandis que le roulement 18 est disposé autour d’une extrémité opposée 21.
Selon cette configuration, la bague extérieure du roulement 18 est montée fixe, solidaire d’un carter (non illustré) du moteur 1 tandis que la bague interne du roulement 18 tourne, emmanchée sur l’extrémité 21 de l’arbre moteur 6.
La bague extérieure du roulement 17 est montée dans le logement 16 de la cloche 8, contre un siège 22 du logement 16 et la bague intérieure est montée fixe, par exemple sur une portée solidaire du carter du moteur.
L’extrémité 20 de l’arbre moteur 6 est ainsi avantageusement guidée par le roulement 17, sans nécessiter une longueur d’arbre telle que son extrémité ressorte au-delà de la cloche, selon ce qu’aurait permis l’état de la technique connu de la Demanderesse.
La position interne du roulement 17 permet également une reprise d’efforts au niveau de la cloche.
Sur la figure 6, les roulements 17, 18 sont disposés de part et d'autre de la vis 12, les roulements étant extérieurs à la cloche 8. Les roulements 17, 18 peuvent être maintenus en position sur l’arbre 6 par l’un des moyens divulgués dans la discussion du procédé de fabrication ci-dessous ; à titre d’exemple, sur la figure 6 les roulements sont retenus par des anneaux de déformation élastiques 23.
Un tel guidage par le positionnement de roulement au plus près de la vis sans fin permet de limiter le fléchissement de l’arbre de rotation au niveau de cette partie engrenante.
Procédé de fabrication
L’invention a pour objet un procédé de fabrication 30 du rotor 2 pour le moteur électrique 1, illustré sur la figure 7.
Le procédé de fabrication comprend une étape 31 de formage en une seule pièce 10 de la cloche 8 et de l’arbre moteur 6.
L’étape 31 est notée FORM sur la figure 7.
En d’autres termes, l’ensemble de la cloche 8 et de l'arbre moteur 6 est monobloc.
L’ensemble monobloc assure une diminution du nombre de pièces nécessaire à la préparation du rotor et permet également de ne pas avoir à assembler la cloche à l’arbre moteur, ce qui garantit un très bon centrage de l’ensemble.
L’ensemble monobloc 10 permet aussi une rigidification du rotor, ce qui garantit une plus longue durée de vie du moteur électrique.
Le matériau de l’ensemble monobloc est de préférence de l’acier ductile, par exemple du C10E EN10084.
Il est à noter que le mot « formage », dans le contexte de cette demande, doit être interprété dans le sens le plus large possible, comprénant toutes types de procédés aptes à la fabrication d’un rotor selon l’invention.
Avantageusement, l’étape de formage comprend une étape de forgeage de l’ensemble 10 de la cloche 8 et de l’arbre 6 ou une étape de moulage de l'ensemble 10 de la cloche 8 et de l’arbre 6.
Le forgeage assure un fibrage continu du métal, ce qui solidifie l’ensemble monobloc 10.
Au cours de l’étape de formage, de préférence en une seule opération, la cloche est mise en forme et creusée en particulier du logement 16, et l’arbre mis en forme et fileté dans sa partie centrale.
Le procédé 30 comprend une étape 32 de positionnement des roulements 17, 18 selon les positions déjà décrites, référencée POS.
En particulier pour le roulement 17 sur les figures 1 à 5, le roulement 17 est inséré dans la cloche 8 puis maintenu en position dans la cloche 8 par soudage du roulement à l’arbre de rotation et/ou collage et/ou blocage par un anneau de déformation élastique, tel qu’un circlips, une gorge étant formée dans la surface interne 15, et/ou sertissage.
Le procédé 30 comprend également une étape 33 de fixation de l’aimant 5 multipolaires 5, par exemple par collage, sur la surface externe 9 de la cloche 8.
L’étape 33 est référencée AIM sur la figure 7.
L’étape 33 peut être antérieure, ultérieure ou simultanée à l’étape 32 de positionnement des roulements 17, 18.
io A l’issue du procédé 30, le rotor 2 est positionné dans le stator 3, et le moto-réducteur installé, de sorte à former le moteur 1 déjà décrit.
Avantages
Comme il ressort de la description, le procédé de fabrication selon la présente invention est simple et rapide et assure de bonnes performances 15 du moteur à un coût réduit.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de fabrication d’un rotor (2) pour moteur électrique à courant continu (1), notamment sans balais, d’un système d’essuyage de véhicule automobile, comprenant une étape de formage (31) d’une cage (8) conformée pour porter au moins un aimant (5, 7) et d’un arbre (6) de rotation de ladite cage (8), ledit arbre (6) et ladite cage (8) étant formés en une seule pièce (10).
  2. 2. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel l’étape de formage (31 ) comprend une étape de forgeage de la cage (8) et de l’arbre (6) ou une étape de moulage de la cage (8) et de l’arbre (6).
  3. 3. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, au cours de l’étape de formage (31), on forme un logement (16) de réception d’un roulement (17) de guidage de l’arbre de rotation (6).
  4. 4. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, au cours de l’étape de formage (31), on forme une vis sur une surface externe (11) de l’arbre de rotation (6).
  5. 5. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, comprenant une étape de positionnement d’un roulement (17) de guidage de l’arbre (6) à l’intérieur de la cage (8).
  6. 6. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel le roulement de guidage (17) comprend une bague extérieure et une bague intérieure, coaxiale de la bague extérieure, les éléments roulants étant disposés entre les bagues extérieure et intérieure, l’étape de positionnement comprenant une étape de montage de la bague extérieure du roulement de guidage (17) contre un siège (22) du logement (16) de réception de la cage (8).
  7. 7. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel la bague intérieure du roulement de guidage (17) est montée fixe.
  8. 8. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel comprenant une étape de solidarisation du roulement (17) au rotor (2).
  9. 9. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel
    5 l’étape de solidarisation comprend une étape de soudage du roulement à l’arbre de rotation et/ou une étape de collage et/ou une étape de blocage par un anneau (23) de déformation élastique.
  10. 10. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, comprenant une étape de fixation d’au moins un aimant (5, 7) sur une io surface externe (9) de la cage (8).
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