FR3138584A1 - Tôle élémentaire pour empilement hélicoidal - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une tôle élémentaire (10) en forme de disque creux, caractérisée en ce qu’le bord extérieur comprend une portion périphérique de ladite tôle élémentaire comprend au moins une section structurée présentant une structure périodique (21) comprenant une succession d’éléments de périodicité, ladite structure périodique (21) étant configurée pour aligner ladite tôle élémentaire dans un empilement hélicoïdal de tôles (30). Figure pour l’abrégé : Fig 1
Description
La présente invention concerne une tôle élémentaire pour empilage hélicoïdal pour application dans un résolveur ou une machine électrique tournante telle qu’un moteur. L’invention se rapporte aussi à un empilement de tôles élémentaires pour la fabrication d’un rotor pour un résolveur ou une machine électrique tournante.
La présente invention est utilisée pour la réalisation de résolveurs à reluctance variable. Un résolveur est un type de capteur permettant de mesurer précisément la vitesse et l'angle de rotation d'un moteur électrique. On peut notamment les retrouver dans toutes les machines présentant des moteurs électriques, par exemple les actionneurs aéronautiques ou des systèmes optroniques. Un résolveur à reluctance variable peut également être utilisé comme capteur pour renvoyer une information de position (par exemple, les manettes de gaz, les volets, les ailerons).
Un résolveur à reluctance variable comprend une partie centrale rotative, appelée rotor, et une partie extérieure fixe, appelée stator. Le rotor et le stator sont constitués d’empilages de tôles ferromagnétiques.
Le rotor comprend un noyau formé d'une pluralité de plaques ou tôles élémentaires empilées. Les tôles élémentaires sont typiquement en un matériau ferromagnétique présentant de faibles cycles d’hystérésis. Chaque tôle élémentaire se présente sous forme d’un disque en tôle creux, dont la circonférence est essentiellement circulaire.
Des telles tôles élémentaires peuvent être poinçonnées dans une presse ou être découpées par électroérosion, et sont ensuite empilées les unes sur les autres pour former le noyau.
Dans certains noyaux de rotor, les tôles élémentaires sont angulairement décalées par rapport à un axe central de la circonférence de chaque tôle les unes par rapport aux autres pour tenir compte des éventuelles anisotropies du matériau de tôle résultant du procédé de production, par exemple d’un laminage selon une orientation particulière. Le décalage angulaire permet en outre de répartir les défauts éventuels issus de la fabrication de chaque tôle élémentaire, et d’augmenter la précision du dispositif.
Le brevet US 6002191 A propose une technique d’empilage pour la fabrication un noyau de rotor comprenant un empilement de tôles élémentaires. Cette technique utilise une clavette insérée dans une encoche agencée dans la circonférence de chaque tôle élémentaire, pour former un passage pour câbles électriques. Cependant, certaines tôles élémentaires ne comprennent pas des telles encoches. En plus, la technique ne peut pas être utilisée pour des angles d’inclinaison supérieurs à quelques degrés. Du fait que cette technique nécessite un dispositif de maintien sous forme d’un cylindre inséré au centre des tôles élémentaires, elle n’est pas utilisable pour des tôles élémentaires présentant un creux intérieur non circulaire.
Un but de l’invention est de proposer une tôle élémentaire pouvant présenter un creux intérieur de toute géométrie circulaire ou non, configurée pour être alignée dans un empilement hélicoïdal de tôles de manière homogène et décalée en rotation par un angle prédéterminé par rapport à un axe central de l’empilement, par rapport aux autres tôles élémentaires présentes dans l’empilement.
A cet effet, l’invention propose une tôle élémentaire en forme de disque, caractérisée en ce qu’une portion périphérique de ladite tôle élémentaire comprend au moins une section structurée présentant une structure périodique comprenant une succession d’éléments de périodicité, ladite structure périodique étant configurée pour aligner ladite tôle élémentaire dans un empilement hélicoïdal de tôles.
Des telles tôles élémentaires peuvent être empilées et décalées angulairement les unes par rapport aux autres selon un angle quelconque, même un angle important par exemple supérieur à 15° pour une hauteur de quelques millimètres.
De manière avantageuse, la structure périodique comprend des évidements s’étendant dans une direction radiale du disque.
De préférence, la portion périphérique comprenant l’au moins une section structurée comprend en outre au moins une section non structurée.
Dans certains modes de réalisation, la portion périphérique comprenant l’au moins une section structurée est le bord extérieur du disque.
Dans d’autres modes de réalisation, la tôle élémentaire comporte en outre un creux intérieur, dans laquelle la portion périphérique comprenant l’au moins une section structurée est le bord intérieur du disque creux.
Avantageusement, la tôle élémentaire comprend deux sections structurées présentant une structure périodique, et deux sections non structurées.
De préférence, la tôle élémentaire comprend en outre une encoche d’orientation agencée dans l’au moins une section non structurée.
L’invention se rapporte aussi à un empilement de tôles comprenant une pluralité de tôles élémentaires telles que décrites ci-dessus, empilées de manière coaxiale, une première tôle élémentaire définissant le fond de l’empilement et les tôles élémentaires successives étant agencées au-dessus de la première tôle de sorte qu’un premier élément de périodicité de la structure périodique de chaque tôle élémentaire est disposé directement au-dessus d’un deuxième élément de périodicité de la structure périodique de la tôle élémentaire sous-jacente.
De manière avantageuse, le nombre de tôles élémentaires est égal au nombre d’éléments de périodicité de la structure périodique dans chaque section structurée de chaque tôle élémentaire respective.
De préférence, chaque tôle élémentaire est décalée angulairement par rapport à la tôle adjacente suivante, l’angle de décalage étant déterminé par la périodicité de la structure périodique et le diamètre de la circonférence extérieure de la tôle élémentaire de sorte que l’angle de décalage soit n fois l'angle formé par deux éléments périodiques adjacents ayant pour sommet l'intersection de l'axe central avec le plan de la tôle, n étant un nombre entier.
L’invention concerne également un résolveur comprenant :
- un rotor comprenant au moins un empilement de tôles telles que décrites ci-dessus,
- un stator configuré pour recevoir le rotor, et
- des connexions électriques configurées pour établir un champ électrique variable lors de la rotation du rotor par rapport au stator.
L’invention se rapporte aussi à une machine électrique tournante comprenant :
- un rotor comprenant au moins un empilement de tôles telles que décrites ci-dessus,
- un stator configuré pour recevoir le rotor, et
- des connexions électriques configurées pour établir un champ électrique variable lors de la rotation du rotor par rapport au stator.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un empilement de tôles telles que décrites ci-dessus, comprenant les étapes suivantes :
- la mise à disposition d’une pluralité de tôles élémentaires telles que décrites ci-dessus,
- la définition d’une tôle de fond,
- l’empilement d’une pluralité de tôles de manière coaxiale sur la tôle de fond, de sorte que le premier élément de périodicité de la structure périodique de chaque tôle élémentaire est disposé directement au-dessus du deuxième élément de périodicité de la structure périodique de la tôle élémentaire sous-jacente,
- le serrage de l’empilement aligné,
- le collage de l’empilement sur les sections non structurées superposées.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
La est une vue de dessus d’une tôle élémentaire selon l’invention.
La est un agrandissement d’une portion de la tôle élémentaire de la .
La est une vue en perspective d’une tôle élémentaire selon l’invention.
La est une vue en perspective d’un empilement de tôles selon l’invention en cours de fabrication.
La est une vue en perspective d’un empilement de tôles selon l’invention.
La illustre un mode de réalisation simplifié pour expliquer le principe de l’empilement.
La illustre un résolveur à réluctance variable.
La illustre une machine tournante comportant un résolveur à réluctance variable.
Pour des raisons de lisibilité des figures, les différents éléments n’ont pas nécessairement été dessinés à l’échelle. Notamment, les épaisseurs des tôles élémentaires et l’espacement entre les tôles sur la ont été exagérées.
La illustre une tôle élémentaire selon l’invention. La tôle élémentaire 10 présente une géométrie d’un disque plat dont le périmètre extérieur est essentiellement circulaire. La circonférence extérieure du disque définit un diamètre extérieur 19 et un centre 11 de la tôle élémentaire 10. Un axe central Z de la tôle élémentaire passant par le centre 11 est perpendiculaire au disque plat. Le disque présente de préférence un creux intérieur.
Une portion périphérique de la tôle élémentaire comprend au moins une structure périodique 21 comprenant une succession d’éléments de périodicité. Dans un mode de réalisation préféré, la portion périphérique est le bord extérieur du disque. Dans d’autres modes de réalisation, le disque comporte un creux intérieur et la portion périphérique est le bord intérieur du disque creux.
En référence à la , deux éléments de périodicité successifs 211, 212 et le centre 11 de la circonférence définissent un angle de périodicité α. Deux éléments périodiques successifs ne sont pas obligatoirement placés directement l'un à côté de l'autre. Par exemple, quand la structure périodique est une succession d’encoches identiques, on peut par exemple considérer chaque n-ième encoche comme un élément périodique, n étant un nombre entier. Ainsi, l’angle de décalage α est n fois l'angle formé par deux éléments périodiques adjacents 211, 212. Le sommet de l’angle est toujours le centre de la tôle élémentaire, c’est-à-dire l'intersection de l'axe central (X) avec le plan de la tôle.
Dans ce cas, on considère les encoches intermédiaires entre deux éléments périodiques comme appartenant à l’élément périodique précédent. Dans ce cas, l’angle de périodicité α est défini par les encoches considérées en tant qu’élément périodique et le centre de la circonférence de la tôle élémentaire.
On peut ainsi définir une périodicité correspondant à un nombre défini de pas dans la structure périodique, par exemple un nombre défini de dents ou d’encoches. Cela permet de fabriquer une quantité de tôles identiques, de choisir des pas différents et par conséquent d’utiliser ces tôles pour des empilements présentant des angles de décalage différents. Cela permet de faciliter les procédés de fabrication et mutualiser les équipement et logiciels pour des empilements de tôles pour des dispositifs différents.
De préférence, la structure périodique 21 s’étend uniquement sur une partie de la circonférence de la tôle élémentaire 10 et ne couvre pas la circonférence entière. Un premier élément de périodicité 211 de chaque structure périodique 21 définit le début de la structure périodique 21. Lors de l’empilement de plusieurs tôles élémentaires 10, le premier élément de périodicité 211 peut être utilisé en tant qu’élément de repère pour identifier la position d’une tôle élémentaire 10 par rapport à une autre tôle dans le même empilement. Le premier élément peut être choisie sur le côté droit ou sur le côté gauche de la structure périodique. Dans le cas d’une structure périodique 21 comprenant des évidements et des élévations, on choisit typiquement le premier évidement en tant qu’élément de repère.
Le bord extérieur de la tôle élémentaire peut comprendre un seule ou plusieurs structures périodiques 21. Dans le cas de plusieurs structures périodiques 21 sur une tôle, toutes les structures périodiques sont identiques en termes de nombre d’éléments de périodicité. En général, on va choisir la même forme pour toutes les structures périodiques sur une même tôle afin de faciliter la fabrication de la tôle. Typiquement, une tôle élémentaire présente deux structures périodiques sur deux zones opposées sur le périmètre du disque. Un tel agencement permet d’utiliser deux outils de maintien et de calage sur des faces opposées de l’empilement lors du collage qui sera décrit ci-dessous. Ainsi, les deux outils exercent des forces opposées à l’empilement de tôles, ce qui permet de stabiliser la superposition des tôles élémentaires. Le fait d’utiliser deux structures périodiques et de ne pas augmenter d’avantage le nombre de structures identiques permet en outre de concevoir des structures relativement longues comprenant chacune un grand nombre d’éléments de périodicité. Des telles structures longues permettent de réaliser des grands angles de décalage entre la première et la dernière tôle élémentaire dans un empilement de tôles.
Avantageusement, la structure périodique 21 est affleurante avec le périmètre extérieur de la tôle afin de réduire l’encombrement du rotor dans lequel la tôle élémentaire sera utilisée. De préférence, la structure périodique 21 comprend des évidements s’étendant radialement vers le centre 11 du disque creux. Un tel évidement est adapté pour y insérer une clavette ou un autre outil de maintien et de calage lors de l’empilement de plusieurs tôles élémentaires.
On choisit typiquement une structure périodique facile à réaliser avec les outils de découpe disponibles pour la découpe d’une tôle métallique, avec une géométrie et des tolérances connues et normalisées. Par exemple, la structure périodique peut être une denture d’engrenage, qui est une structure connue et souvent utilisée dans l’industrie de transformation de métaux. Cela facilite la fabrication car les outils et logiciels pour réaliser la structure sont généralement déjà disponibles et les tolérances sont maitrisées. La documentation et la communication des cahiers de charges est également simplifiée car il s’agit d’une structure connue déjà décrite dans les normes et documents techniques disponibles.
Chaque tôle élémentaire 10 comprend en outre une ou plusieurs sections non structurée 22 sur sa circonférence qui peuvent être essentiellement lisses. Lors de l’empilement d’une pluralité de tôles, la section non structurée 22 est utilisée en tant que zone de collage de l’empilement. D’ailleurs, la transition entre une section non structuré 22 et une section comprenant une structure périodique 21 définit le premier élément de périodicité 211 qui est l’élément périodique le plus proche de la section non structurée 22.
Le bord extérieur de la tôle élémentaire peut comprendre en outre une encoche d’orientation 23 qui est agencée dans une section non structurée 22 sur la circonférence de la tôle et orientée en direction du centre 11 de la tôle élémentaire 10. En référence à la , l’encoche d’orientation 23 permet d’identifier la direction de la découpe de la tôle élémentaire 10, c’est-à-dire d’identifier une surface supérieure 28 et une surface inférieure 29, par l’intermédiaire de sa forme et/ou sa position. Par exemple, l’encoche d’orientation 23 peut être asymétrique et/ou elle peut être plus rapprochée d’une structure périodique 21 d’un côté que de la structure périodique 21 de l’autre côté. Ainsi, on peut orienter les faces supérieures 28 et les faces inférieures 29 de plusieurs tôles élémentaires 10 destinées à être empilées dans le même sens, et ainsi orienter des éventuelles bavures et/ou arêtes de coupe et/ou d’autres zones en saillie dans le même sens, ce qui facilite la réalisation d’un empilement régulier dans lequel les tôles 10 sont posées à plat les unes sur les autres.
La tôle élémentaire 10 présente de préférence un creux intérieur 12 qui peut être en forme de cercle, d’ovale, d’ellipse ou toute autre géométrie régulière ou irrégulière. De préférence, le creux 12 présente une symétrie de rotation discrète autour du centre 11 du disque. Plus préférablement, il présente une symétrie de rotation de 180°, c’est-à-dire que la forme du creux 12 intérieur se confond avec elle-même lors d’une rotation de 180° autour du centre 11 du cercle.
Dans le cas d’une géométrie non circulaire du creux 12, le creux 12 et la circonférence extérieure de la tôle élémentaire 10 définissent au moins une zone large 26 et au moins une zone étroite 27 du disque creux. De préférence, la tôle élémentaire 10 présente deux zones larges 26 et deux zones étroites 27.
Avantageusement, l’au moins une section présentant une structure périodique 21 est agencée au niveau d’une zone large 26 et l’au moins une zone non structurée 22 est agencée dans une zone étroite 27 du disque creux. Ainsi, on évite la génération d’harmoniques et augmente d’avantage la précision du résolveur à réluctance variable.
La tôle élémentaire est typiquement découpée à partir d’une feuille en tôle en métal laminé d’une épaisseur comprise entre environ 0.1 et 0.35 mm. De préférence, la tôle est découpée dans une feuille laminée en un matériau ferromagnétique ayant un faible cycle d'hystérésis, par exemple un alliage comprenant du fer et du nickel ou du fer silicium. De préférence, la feuille laminée comporte une couche d’isolation électrique telle qu’une couche d’oxide ou une autre couche en un isolant électrique sur au moins une face. La découpe peut être réalisée par estampage avec un outil présentant la géométrie de la tôle élémentaire, ou par un procédé d’électroérosion dans lequel le faisceau d’électrons est guidé par l’intermédiaire d’un logiciel dans lequel la géométrie de tôle élémentaire est renseignée. On peut réaliser la découpe du bord extérieur et du creux en une ou en plusieurs étapes. Typiquement on réalise la découpe de la structure périodique au cours de la même étape que la découpe des autres portions du bord extérieur, pour simplifier la fabrication et l’effectuer de manière plus rapide. Toutes les tôles élémentaires destinées à former ensemble un empilement ont des formes identiques et sont fabriquées à partir du même type de tôle. Cela permet de réduire d’avantage le besoin en matériel et outils, la durée et le coût de la fabrication.
On va maintenant décrire l’empilement d’une pluralité de tôles élémentaires identiques, telles que décrites ci-dessus, afin d’obtenir un empilement hélicoïdal destiné à former le rotor d’un résolveur à reluctance variable. Le nombre de tôles pour former un rotor est typiquement comprise entre 5 et 100 tôles. Avantageusement, on choisit la forme des tôles élémentaires de sorte que le nombre d’éléments périodiques dans chaque structure périodique soit égal au nombre de tôles dans l’empilement.
En référence à la , on choisit une première tôle élémentaire 40 destinée à former le fond de l’empilement. La première tôle 40 est posée sur sa face arrière 49. Elle présente une ou plusieurs zones 42 non structurées et peut présenter une encoche d’orientation 43. L’axe central Z est orienté verticalement. Chaque premier élément périodique 411 est agencé directement à côté d’une zone non structurée 42.
Selon le sens hélicoïdal du décalage angulaire souhaité pour l’empilement à réaliser, on choisit le premier élément périodique 411 sur le côté droit ou sur le côté gauche d’une structure périodique. Si on souhaite que les tôles supérieures soient décalées angulairement dans le sens des aiguilles d'une montre, le premier élément périodique 411 se situe sur un côté gauche de chaque structure périodique, comme illustré dans la . Pour un décalage des tôles dans le sens inverse, on peut choisir le premier élément périodique sur le côté droit de la structure périodique, comme par exemple illustré dans la .
On pose ensuite une deuxième tôle élémentaire 420 au-dessus de la première tôle élémentaire 410, de manière que l’axe central de la deuxième tôle élémentaire 420 coïncide avec l’axe central Z de la première tôle élémentaire 410. Dans le cas où les tôles élémentaires comportent une encoche d’orientation 43, la deuxième tôle élémentaire 420 est orientée dans le même sens que la première tôle élémentaire 410 à l’aide des encoches d’orientation respectives, et la section non structurée de la deuxième tôle élémentaire 420 dans laquelle est agencée l’encoche d’orientation 43 est positionnée au-dessus de la section non structurée dans laquelle est agencée l’encoche d’orientation de la première tôle élémentaire 410.
Afin d’assurer le décalage angulaire souhaité, le premier élément de périodicité 421 de la deuxième tôle 420 est positionné directement au-dessus du deuxième élément 412 de périodicité de la tôle du fond 410. Ainsi, la deuxième tôle élémentaire 420 est angulairement décalée d’un angle α par rapport à la tôle élémentaire du fond 410. Les encoches d’orientation respectives présentent un décalage angulaire équivalent.
On pose ensuite d’autres tôles de même manière au-dessus de la deuxième tôle élémentaire. L’axe central de chaque tôle coïncide avec l’axe central Z de la première tôle élémentaire 410 et l’axe central des autres tôles élémentaires. On oriente chaque tôle successive à l’aide de l’encoche d’orientation et empile les tôles de manière à faire coïncider leurs axes centraux Z et superposer les zones non structurées dans lesquelles sont agencées les encoches d’orientation respectives.
On oriente chaque tôle successive de sorte à positionner chacun de ses premiers éléments périodiques sur un deuxième élément périodique de la tôle élémentaire sous-jacente. Dans le cas de plusieurs structures périodiques présentes sur le bord extérieur des tôles élémentaires, on positionne chaque structure périodique sur la structure périodique équivalente par rapport à l’encoche d’orientation de la tôle sous-jacente. Ainsi, chaque tôle est angulairement décalée d’un angle α par rapport à la tôle sous-jacente. Dans le cas où la structure périodique 41 est une denture, chaque tôle élémentaire respective est décalée d’une dent par rapport à la tôle élémentaire directement en-dessous.
La succession des encoches d’orientations 43 respectives forme un chemin torsadé sur l’extérieur de l’empilement. Ce chemin torsadé permet à l’utilisateur de vérifier rapidement la régularité de l’empilement par un contrôle visuel.
Dans un mode de réalisation avantageux, le nombre d’éléments de périodicité dans chaque structure périodique est égale au nombre de tôles élémentaires dans l’empilement. C’est-à-dire, si une structure périodique de chaque tôle élémentaire présente une succession de n éléments de périodicité, le nombre de tôles empilées est égal à n, n étant un nombre entier.
En référence à la , dans l’empilement finalisé le premier élément périodique 491 de la dernière tôle est positionné au-dessus du dernier élément périodique 419 de la tôle du fond. On obtient ainsi, pour chaque section à structure périodique respective, une superposition d’un seul élément périodique par tôle élémentaire s’étendant entre la tôle du fond et la dernière tôle en haut de l’empilement, formant une rainure verticale R continue sur la hauteur de l’empilement. La rainure R peut recevoir une clavette de positionnement C lors du procédé d’empilement.
Les tôles sont empilées de manière hélicoïdale. La dernière tôle est angulairement décalée de la tôle du fond d’un angle n*α équivalent au nombre n de tôles élémentaires multiplié par l’angle α de décalage défini par deux éléments périodiques.
La illustre le principe de l’empilement décalé pour un mode de réalisation simple dans lequel la structure périodique comprend trois éléments de périodicité configurés pour l’empilement de trois tôles élémentaires. Afin de mieux visualiser l’empilement et la fente, la tôle de fond est représentée au premier plan et la troisième et dernière tôle à l’arrière-plan de la figure. Dans cet exemple, la structure périodique est une succession d’évidements approximativement rectangulaires. La première tôle élémentaire 100 comprend une structure périodique 101 comprenant un premier élément périodique 11, un deuxième élément périodique 12 et un troisième élément périodique 13. La première tôle élémentaire 100 est orienté à l’aide de l’encoche d’orientation 103 agencée dans la section non structurée 102 du bord extérieur.
La deuxième tôle élémentaire 200 est orientée à l’aide de l’encoche d’orientation 203. La structure périodique de la deuxième tôle élémentaire comprend un premier élément de périodicité 21 qui est positionné directement au-dessus du deuxième élément 12 de la première tôle élémentaire. Ainsi, le deuxième élément périodique 22 de la deuxième tôle élémentaire 200 est positionné directement au-dessus du troisième élément périodique 13 de la première tôle élémentaire 100. Le troisième élément périodique 23 de de la deuxième tôle élémentaire 200 est positionné au-dessus la section non structurée 102 de la première tôle élémentaire 100.
De même manière, la troisième tôle élémentaire 300 est orientée à l’aide d’une encoche d’orientation 303 et positionnée au-dessus de la deuxième tôle élémentaire. Le premier élément périodique 31 de cette troisième tôle élémentaire est positionné directement au-dessus du deuxième élément 22 de la deuxième tôle élémentaire 200. Le deuxième élément périodique 32 de la troisième tôle élémentaire 300 est positionné directement au-dessus du troisième élément périodique 23 de la deuxième tôle élémentaire 200, qui quant à lui, est agencé au-dessus de la section non structurée 102. Le troisième élément périodique 33 de de la troisième tôle élémentaire 300 est positionné au-dessus la section non structurée 202 de la deuxième tôle élémentaire 200.
L’empilement présente donc une seule superposition verticale d’éléments périodiques qui est continue du haut en bas de l’empilement, formée par les encoches 13, 22 et 31. Cette superposition forme une rainure verticale unique R dans l’empilement des structures périodiques de chaque tôle élémentaire respective. Les autres éléments périodiques sont tous agencée soit au-dessus, soit en-dessous d’au moins une section non structurée d’une tôle élémentaire.
De manière similaire, dans un empilement d’un nombre de tôles plus important, on obtient une seule rainure verticale quand le nombre d’éléments périodiques est égal au nombre de tôles élémentaires, et on pose chaque premier élément périodique directement au-dessus d’un deuxième élément périodique de la tôle sous-jacente pour toutes les tôles élémentaires dans l’empilement à l’exception de la tôle du fond.
Dans le cas de plusieurs structures périodiques par tôle, on obtient un nombre de rainures verticales correspondant au nombre de structures périodiques par tôle élémentaire. Chaque rainure verticale s’étend d’un premier élément d’une structure périodique de la tôle élémentaire du haut jusqu’au dernier élément de la structure périodique correspondante de la tôle élémentaire du fond.
Pour stabiliser l’empilement de tôles, on insère un outil de maintien et de calage, typiquement une clavette de positionnement, dans chaque rainure verticale continue entre la tôle du fond jusqu’à la dernière tôle. L’insertion de l’outil permet également d’ajuster finement la position angulaire des tôles élémentaires dans l’empilement pour le collage. On obtient une meilleure stabilisation quand on utilise deux ou plusieurs clavettes agencées de manière symétrique par rapport à l’axe Z de l’empilement. Typiquement, on utilise deux clavettes pour un ensemble de deux sections à structure périodique par tôle élémentaire. Des telles clavettes droites sont faciles à fabriquer car elles présentent la géométrie d’une cale simple. Le positionnement des est clavettes facile car elles sont insérées dans une rainure verticale droite, non torsadée.
On peut maintenant fixer les clavettes et, si nécessaire, serrer l’empilement en direction verticale en utilisant un dispositif mécanique tel qu’une vis. On peut par la suite réaliser un collage de l’empilement de tôles. De préférence, on applique une colle adaptée sur les l’extérieur des sections non structurées des tôles élémentaires respectives. Le serrage et le collage sont facilités par le positionnement horizontal de l’outil de maintien et de calage, car cet outil n’occupe qu’un espace très limité sur le périmètre de l’empilement.
La configuration utilisant des clavettes droites permet donc un collage simplifié sur les zones non structurées de l’empilement.
L’empilement de tôles ainsi finalisé peut être utilisé pour la fabrication d’un rotor pour un résolveur, par exemple un résolveur à reluctance variable. Dans d’autres modes de réalisation, un tel empilement est destiné à la fabrication d’une machine électrique tournante, par exemple un moteur électrique. Dans certains cas, plusieurs empilements sont associés pour former un seul rotor. Le rotor peut ensuite être assemblé avec un stator et équipé de raccordements électriques pour former un résolveur à reluctance variable.
L’homme du métier saura adapter la dimension de la structure périodique selon le cahier de charges de l’empilement. Dans le cas où la structure périodique est une denture, on va choisir le diamètre, le module, le déport et le nombre de dents selon la hauteur et le décalage angulaire de l’empilement souhaité. En ajustant les paramètres de la structure périodique, on peut réaliser des angles de décalage de toutes grandeurs. On peut donc réaliser des angles de décalage très importants, mais aussi des décalages faibles voire des empilements sans décalage angulaire.
La illustre un résolveur à réluctance variable 60 comprenant un stator 80 interne entouré par un rotor 70. Le stator comporte une pluralité de dents portant des bobinages. Deux dents adjacentes du stator forment un angle de denture ΘDavec l’axe central X. Dans le cas d’utilisation de l’empilement de tôles élémentaires pour un tel rotor 70, on va choisir l’angle de décalage α également en fonction de la denture du stator. De manière générale, l’angle de décalage α entre deux tôles élémentaires ou deux paquets de tôles est égal à l’angle de denture ΘDdu stator, multiplié par (N-1)/N, N étant le nombre des tôles élémentaires ou, le cas échéant, de paquets de tôles, du rotor :
La illustre une machine tournante 95 comprenant un résolveur à réluctance variable comprenant un stator extérieur 85 et un rotor central 75. Pour un tel résolveur, la même relation entre l’angle de décalage α entre les tôles et l’angle de la denture ΘDdu stator s’applique. La machine tournante 95 comprend en outre des connexions électriques 92 configurées pour établir un champ électrique variable lors de la rotation du rotor par rapport au stator. Ce champ électrique variable est typiquement généré par un générateur de tension 95.
Claims (13)
- Tôle élémentaire (10) en forme de disque, caractérisée en ce qu’une portion périphérique de ladite tôle élémentaire comprend au moins une section structurée présentant une structure périodique (21) comprenant une succession d’éléments de périodicité, ladite structure périodique (21) étant configurée pour aligner ladite tôle élémentaire dans un empilement hélicoïdal de tôles (30).
- Tôle élémentaire selon la revendication 1, dans laquelle la structure périodique (21) comprend des évidements s’étendant dans une direction radiale du disque.
- Tôle élémentaire selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle la portion périphérique comprenant l’au moins une section structurée comprend en outre au moins une section (22) non structurée.
- Tôle élémentaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la portion périphérique comprenant l’au moins une section structurée est le bord extérieur du disque.
- Tôle élémentaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comportant en outre un creux intérieur, dans laquelle la portion périphérique comprenant l’au moins une section structurée est le bord intérieur du disque creux.
- Tôle élémentaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant deux sections structurées présentant une structure périodique (21), et deux sections (22) non structurées.
- Tôle élémentaire selon la revendication 3, comprenant en outre une encoche d’orientation (23) agencée dans l’au moins une section (22) non structurée.
- Empilement de tôles (30) comprenant une pluralité de tôles élémentaires (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 empilées de manière coaxiale, une première tôle élémentaire (10) définissant le fond de l’empilement et les tôles élémentaires successives étant agencées au-dessus de la première tôle de sorte qu’un premier élément de périodicité de la structure périodique de chaque tôle élémentaire est disposé directement au-dessus d’un deuxième élément de périodicité de la structure périodique de la tôle élémentaire sous-jacente.
- Empilement de tôles selon la revendication 8, dans lequel le nombre de tôles élémentaires (10) est égal au nombre d’éléments de périodicité de la structure périodique dans chaque section structurée de chaque tôle élémentaire respective.
- Empilement de tôles selon l’une des revendications 8 à 9, dans lequel chaque tôle élémentaire (10) est décalée angulairement par rapport à la tôle adjacente suivante, l’angle (α) de décalage étant déterminé par la périodicité de la structure périodique et le diamètre de la circonférence extérieure de la tôle élémentaire de sorte que l’angle de décalage soit n fois l'angle formé par deux éléments périodiques adjacents (211, 212) ayant pour sommet l'intersection de l'axe central (X) avec le plan de la tôle, n’étant un nombre entier.
- Résolveur comprenant :
- un rotor comprenant au moins un empilement de tôles selon l’une quelconque des revendications 8 à 10,
- un stator configuré pour recevoir le rotor, et
- des connexions électriques configurées pour établir un champ électrique variable lors de la rotation du rotor par rapport au stator.
- Machine électrique tournante comprenant :
- un rotor comprenant au moins un empilement de tôles selon l’une quelconque des revendications 8 à 10,
- un stator configuré pour recevoir le rotor, et
- des connexions électriques configurées pour établir un champ électrique variable lors de la rotation du rotor par rapport au stator.
- Procédé de fabrication d’un empilement de tôles selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, comprenant les étapes suivantes :
- la mise à disposition d’une pluralité de tôles élémentaires selon l’une quelconque des revendications 1 à 7,
- la définition d’une tôle de fond,
- l’empilement d’une pluralité de tôles de manière coaxiale sur la tôle de fond, de sorte que le premier élément de périodicité de la structure périodique de chaque tôle élémentaire est disposé directement au-dessus du deuxième élément de périodicité de la structure périodique de la tôle élémentaire sous-jacente,
- le serrage de l’empilement aligné,
- le collage de l’empilement sur les sections non structurées superposées.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2608682A (en) * | 1949-11-15 | 1952-08-26 | Reeves Instrument Corp | Electromagnetic resolver |
| US6002191A (en) | 1998-06-19 | 1999-12-14 | General Electric Company | Paired interlocks for stacking of non-rotated lamination cores |
| CA2334319A1 (fr) * | 1998-06-26 | 2000-01-06 | General Electric Company | Rotors utilisant un ecart angulaire etage |
| JP2003116252A (ja) * | 2001-10-04 | 2003-04-18 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 非対称抜孔を有するモータ用鉄芯のプレス自動転積方法 |
| JP2015012667A (ja) * | 2013-06-27 | 2015-01-19 | ミネベア株式会社 | 積層鉄心、ｖｒ型レゾルバおよび積層鉄心の製造方法 |
| US20180254687A1 (en) * | 2015-09-04 | 2018-09-06 | Thyssenkrupp Presta Teccenter Ag | Method and assembly device for assembling an electric machine |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6457969B2 (ja) * | 2016-05-19 | 2019-01-23 | 株式会社三井ハイテック | 積層鉄心の製造方法 |
-
2022
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-
2023
- 2023-07-26 WO PCT/FR2023/051179 patent/WO2024023451A1/fr unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2608682A (en) * | 1949-11-15 | 1952-08-26 | Reeves Instrument Corp | Electromagnetic resolver |
| US6002191A (en) | 1998-06-19 | 1999-12-14 | General Electric Company | Paired interlocks for stacking of non-rotated lamination cores |
| CA2334319A1 (fr) * | 1998-06-26 | 2000-01-06 | General Electric Company | Rotors utilisant un ecart angulaire etage |
| JP2003116252A (ja) * | 2001-10-04 | 2003-04-18 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 非対称抜孔を有するモータ用鉄芯のプレス自動転積方法 |
| JP2015012667A (ja) * | 2013-06-27 | 2015-01-19 | ミネベア株式会社 | 積層鉄心、ｖｒ型レゾルバおよび積層鉄心の製造方法 |
| US20180254687A1 (en) * | 2015-09-04 | 2018-09-06 | Thyssenkrupp Presta Teccenter Ag | Method and assembly device for assembling an electric machine |
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