FR2641909A1 - Method of manufacturing a cage, or stator of dynamo-electric machine, and cage obtained according to the method - Google Patents
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Abstract
La présente invention est du domaine de la construction électrique. Elle a plus particulièrement pour objet un procédé de fabrication de cages, telles que stators d'alternateurs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives consistant à découper, les tôles en secteur de couronne 2, 5, avec une ouverture d'arc au plus égale à 130degre(s); à empiler 13 et juxtaposer les tôles découpées, pour former, un manchon cylindrique 12 dans lequel les bords radiaux des tôles sont jointifs pour les tôles d'une même couche et superposés d'une couche à l'autre; à souder suivant des génératrices 14, 14' du manchon correspondant aux lignes de jonction et de superposition, les tôles voisines et superposées, et enfin faire suivre ces étapes des opérations habituelles de conformation par matriçage, et de finition.The present invention is in the field of electrical construction. It relates more particularly to a process for manufacturing cages, such as stators of alternators, characterized in that it comprises the successive steps consisting in cutting the sheets in the crown sector 2, 5, with an arc opening. at most equal to 130degre (s); in stacking 13 and juxtaposing the cut sheets, to form, a cylindrical sleeve 12 in which the radial edges of the sheets are contiguous for the sheets of the same layer and superimposed from one layer to the other; welding along generatrices 14, 14 'of the sleeve corresponding to the junction and superposition lines, the neighboring and superimposed sheets, and finally follow these steps with the usual operations of shaping by stamping, and of finishing.
Description
La présente invention est du domaine de la construction électrique et elles plus particulièrement pour objet un procédé de réalisation de cages de machines dynamo-électriques, cages telles que stators d'alternateurs pour l'automobile, ainsi que les cages réalisées selon le procédé. The present invention is in the field of electrical construction and they more particularly relate to a method of making cages of dynamo-electric machines, cages such as alternator stators for the automobile, as well as the cages produced according to the method.
On rappelle, pour mieux situer l'invention, que les alternateurs, et en particulier ceux pour l'automobile, sont essentiellement constitués d'un rotor et d'un stator, le stator supportant des bobines dans lesquelles un courant électrique est induit par des bobines du rotor le stator a la forme d'un manchon cylindrique constitué d1un empilement de tôles magnétiques en couronne comportant des encoches radiales orientées vers l'intérieur de la couronne et aéfi- nissant des pièces polaires dites dents autour desquelles sont disposées les bobinages. It will be recalled, to better situate the invention, that alternators, and in particular those for the automobile, essentially consist of a rotor and a stator, the stator supporting coils in which an electric current is induced by rotor coils the stator is in the form of a cylindrical sleeve made up of a stack of magnetic sheets in a crown comprising radial notches oriented towards the inside of the crown and refining pole pieces called teeth around which the windings are arranged.
De nombreux procédés de réalisation de telles cages ont été proposés, que l'on peut classer en deux granaes catégories. Many methods of making such cages have been proposed, which can be classified into two main categories.
Des procédés d'une première catégorie consistent à empiler de fanon hélicoidale une bande continue découpée dans un feuillard rectiligne avec cintrage simultané de la bande découpée , de tels procédés sont décrits dans les publications FR-2 004 181 (JOSEPH LUCAS), DE-1 952 586 (KABUSHIKI) et US-3 062 267 (HART et al.) , apparenté à ces procédés est autre procédé consistant en la découpe préalable de tôles rectilignes d'une longueur égale au développement de la cage, puis en l'empilage et le soudage de ces bandes puis le cintrage de l'empilement soudé puis enfin soit le soudage des bords jointifs des empilements cintrés (FR-1188515 (THOMSON) > soit l'agrafage ou l'accrochage (FR-2 342 576 (SEVMARCHAL)). Methods of a first category consist in stacking a helical baleen a continuous strip cut in a rectilinear strip with simultaneous bending of the cut strip, such processes are described in the publications FR-2 004 181 (JOSEPH LUCAS), DE-1 952 586 (KABUSHIKI) and US-3 062 267 (HART et al.), Related to these processes is another process consisting of the prior cutting of straight sheets of length equal to the development of the cage, then stacking and the welding of these strips then the bending of the welded stack then finally either the welding of the contiguous edges of the curved stacks (FR-1188515 (THOMSON)> either the stapling or the hooking (FR-2 342 576 (SEVMARCHAL)) .
Ces procédés ont un avantage, grâce aux possibilités d'automatisation qu'ils autorisent de permettre des coûts de production relativement bas, mais ils ont l'inconvénient de nécessiter des moyens de mise en oeuvre très couteux, ce qui les rend peu économiques pour de petites séries de production. These methods have an advantage, thanks to the automation possibilities which they allow to allow relatively low production costs, but they have the disadvantage of requiring very expensive means of implementation, which makes them uneconomical for small production runs.
Des procédés d'une deuxième catégorie consistent en le découpage de tôles en couronnes ou en secteurs de couronne, puis en l'assemblage des -secteurs de couronne ; cet assemblage epeut être réalisé par rivetage (FR2612703 (DUCELLIER)) ou encore par sertissage. La publication
EP-0136740 (BOURGEOIS) décrit un procédé suivant lequel des tôles sont découpées en segments de couronne, puis empilées avec un décalage angulaire d'une couche à l'autre, puis finalement assemblées par rivetage.Methods of a second category consist of cutting sheets into crowns or crown sectors, then assembling the crown sectors; this assembly can be achieved by riveting (FR2612703 (DUCELLIER)) or by crimping. The publication
EP-0136740 (BOURGEOIS) describes a process according to which sheets are cut into crown segments, then stacked with an angular offset from one layer to another, then finally assembled by riveting.
Ces derniers procédés conviennent mieux aux séries moyennes que les précédents, mais ils présentent cependant l'inconvénient de fournir des cages qui sont d'une part bruyante après un certain temps d'utilisation, et d'autre part qui ont un rendement amoindri dans la transmission du flux magnétique. The latter methods are better suited to medium series than the previous ones, but they have the disadvantage of providing cages which are on the one hand noisy after a certain time of use, and on the other hand which have a reduced yield in the transmission of magnetic flux.
La présente invention se donne pour but de proposer un procédé de fabrication de cages, ou stators, de machines dynamo-électriques, permettant un abaissement substanciel du coût de fabrication, même pour des séries faibles, tout en assurant à ces dernières un rendement pratiquement aussi élevé que celui des stators de la première caté gorie, et tout aussi silencieuse, même après un-très long temps de service. The present invention aims to provide a method of manufacturing cages, or stators, of dynamo-electric machines, allowing a substantial lowering of the manufacturing cost, even for small series, while ensuring that the latter a yield practically also high than that of stators of the first category, and just as silent, even after a very long time of service.
Selon la présente invention un procédé de fabrication de cages magnétiques de machines dynamo-électriques, telles que stators d'alternateurs, du type de cages constituées d'un empilement face contre face de tôles magnétiques découpées en secteurs de couronne circulaire comportant des encoches radiales orientées vers l'intérieur de la couronne et définissant des pièces polaires, dites dents, les dites tôles pouvant être soudées les unes aux autres sur leur bord extérieur, est caractérisé dans sa généralité en ce qu'il comprend les étapes successives consistant à ::
a1-découper dans un ruban de tôle, ou feuillard, les tôles élémentaires en secteur de couronne avec une ouverture d'arc A au plus égale à 1300,
b)-empiler et juxtaposer les tôles ainsi découpées, pour former, sur un gabarit d'assemblage, un manchon cylindrique dans lequel les bords radiaux des tôles sont jointifs pour les tôles d'une même couche et superposés d'une couche à l'autre,
c)-souder suivant des ganératri- ces du manchon, correspondant aux lignes de jonction et de superposition, les tôles voisines et superposées, et
enfin faire suivre ces étapes des opérations habituelles de conformation par matriçage, et de finition.According to the present invention a method of manufacturing magnetic cages of dynamo-electric machines, such as alternator stators, of the type of cages consisting of a stack face to face of magnetic sheets cut into sectors of circular crown comprising oriented radial notches towards the inside of the crown and defining pole pieces, said teeth, said sheets which can be welded to each other on their outer edge, is characterized in its generality in that it comprises the successive stages consisting of:
a1-cut from a sheet metal strip, or strip, the elementary sheets in the crown sector with an arc opening A at most equal to 1300,
b) stacking and juxtaposing the sheets thus cut, to form, on an assembly template, a cylindrical sleeve in which the radial edges of the sheets are joined for sheets of the same layer and superimposed from one layer to the other,
c) -welding along ganerations of the sleeve, corresponding to the junction and superposition lines, the adjacent and superimposed sheets, and
finally follow these steps with the usual operations of shaping by stamping, and finishing.
S1 les échancrures qui forment les sillons dans lesquels sont déposés les cordons de soudure sont suffisamment profondes, par exemple de quatre à cinq millimètres on obtient une transmission du flux magnétique pratiquement aussi. bonne qu'avec un découpage en couronne des tôles. S1 the notches which form the grooves in which the weld beads are deposited are sufficiently deep, for example from four to five millimeters, a magnetic flux transmission is practically also obtained. good only with a crown cutting of the sheets.
Suivant une première variante, les opérations de soudage sont réalisées par dépose de cordons de soudure dans des échancrures, alignées, des tôles superposées. According to a first variant, the welding operations are carried out by depositing weld beads in notches, aligned, superimposed sheets.
Ce procédé présente en outre l'avantage de permettre le découpage des tôles imbriquées les unes dans les autres, en vue d'éviter au maximum la formation de cnutes. Pour ce taire, chaque tôle en secteur de couronne s'entend sur un arc du groupe d'arcs comprenant les sous-multiples de 3600, par exemple : l'arc de 1200, l'arc de 9UO et l'arc de 600. This method also has the advantage of allowing the cutting of the nested sheets one inside the other, in order to avoid as much as possible the formation of cnutes. For this shutter, each sheet in the crown sector agrees on an arc of the group of arcs comprising the sub-multiples of 3600, for example: the arc of 1200, the arc of 9UO and the arc of 600.
Suivant une deuxième variante les opérations de soudage peuvent être effectuées par la technique dite du "rapprochement" suivant laquelle les tôles sont pincées fortement entre deux électrodes. According to a second variant, the welding operations can be carried out by the so-called "approximation" technique according to which the sheets are clamped strongly between two electrodes.
Il résulte de ces - façons de procéder que l'on réalise simultanément l'assemblage des secteurs d'une même couche de tôles, et l'assemblage des couches superposées, entre elles ; il en résulte aussi une grande stabilité de l'assemblage dans le temps et, de ce fait, un niveau de bruit tout à fait convenable. It follows from these - ways of proceeding that the sectors of the same layer of sheets are assembled simultaneously, and the superimposed layers are assembled together; it also results in a great stability of the assembly over time and, therefore, a very suitable noise level.
La présente invention sera mieux comprise, et des détails en relevant apparaîtront, à la descrlp- tion a'une forme particulière de mise en oeuvre, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles
-la fig.l (ia,lb) est une illustration d'un mode de dé'coupage autorisée par le procédé de l'in invention,
-la fig.2 (2a,2b) est une illustration d'un second mode de découpage,
-la -fig.3 (3a,3b), représente, en plan, une tôle découpée en secteur de couronne, conformément à l'invention,
-la fig.4 (4a,4b) est une représentation cavalière d'un poste d'assemblage où est mis en oeuvre le procédé de l'invention,et
-la fig.5 (5a,5b), illustre de manière analogue une cage ayant une structure caractéristique résultant du procédé de l'invention.The present invention will be better understood, and details relating thereto will appear, on descrlp- tion to a particular form of implementation, in relation to the figures of the appended plates, in which
FIG. 1 (ia, lb) is an illustration of a cutting mode authorized by the method of the invention,
FIG. 2 (2a, 2b) is an illustration of a second cutting mode,
-the -fig.3 (3a, 3b), represents, in plan, a sheet cut out in sector of crown, according to the invention,
FIG. 4 (4a, 4b) is a cavalier representation of an assembly station where the method of the invention is implemented, and
FIG. 5 (5a, 5b) illustrates in a similar manner a cage having a characteristic structure resulting from the method of the invention.
Sur l'ensemble des figures, des lignes mixtes a-A séparent les tôles en deux moitiés représentant chacune une aécoupe propre à l'une des deux variantes de soudage : la découpe de la moitié gauche (a) est appropriée au soudage avec métal d'apport, la découpe de la moitié droite (b) est appropriée au soudage par rapprochement ; les tôles sont, de préférence, sort d'un type de découpe, soit de l'autre. In all of the figures, mixed lines aA separate the sheets into two halves, each representing a specific cutout for one of the two welding variants: the cut in the left half (a) is suitable for welding with filler metal , the cut in the right half (b) is suitable for approximation welding; the sheets are preferably from one type of cut, or from the other.
Sur la fig.l, des découpes 2 en secteur de couronnes sont pratiquées dans un feuillard-l dont la largeur est très légèrement supérieure à la dimension longitudinale des secteurs ; il apparaît bien sur la figure comment le bord extérieur courbe de l'un s'imbrique dans la courbure du bord intérieur de son voisin. In fig.l, cuts 2 in the sector of crowns are made in a strip-l whose width is very slightly greater than the longitudinal dimension of the sectors; it clearly appears in the figure how the curved outer edge of one fits into the curvature of the inner edge of its neighbor.
Sur la fig.2, une disposition de découpe analogue à celle de la figure précédente, en diffère cependant par le fait que deux découpes 5,6 sont en prolongement l'une de l'autre dans le sens transversal du feuillard 7, ce qui permet d'économiser, par rapport au mode découpe de la figure précédente, la valeur d'un chute d'extrémité. In fig.2, a cutting arrangement similar to that of the previous figure, however, differs in that two cuts 5,6 are in extension of one another in the transverse direction of the strip 7, which saves, compared to the cutting mode of the previous figure, the value of an end drop.
Sur la fig.3, et à gauche (3a) de la ligne A-A, une tôle découpée en secteurs de couronne com portant, de façon connue, un certain norabre d'encoches 7 définissant entre elles des dents 8 formant pièces polaires autour desquelles seront disposés les bobinages, est remarquable en ce qu'elle pedt comporter à ses deux angles 9 d'extrémité, une troncature 10 en demi-V ; cette troncature de l'angle d'extrémité peut former, lorsque deux secteurs sueront aboutés sur la circonférence, une échancrure en V qui servira de sillon de dépose d'un cordon de soudure, mais on remarque aussi, en rapprochant la fig.3 des précédentes, que cette troncature qui est réalisée lors du découpage, à aussi pour effet de réduire substanciellement la largeur nécéssaire du feuillard, ce qui se traduit finalement par une économie supplémentaire de matière. In fig. 3, and to the left (3a) of the line AA, a sheet metal cut into crown sectors com carrying, in known manner, a certain number of notches 7 defining between them teeth 8 forming pole pieces around which will be arranged the windings, is remarkable in that it pedt include at its two end angles 9, a truncation 10 in half-V; this truncation of the end angle can form, when two sectors are abutted abutting on the circumference, a V-notch which will serve as a furrow for depositing a weld bead, but we also note, by bringing fig. 3 closer to previous, that this truncation which is carried out during cutting, also has the effect of substantially reducing the necessary width of the strip, which ultimately results in an additional saving of material.
I1 est important de noter que, bien que les exemples illustrent des cas de.réalisation de secteurs de couronne à 900 d'arc, sensiblement les même dispositions se retrouveraient avec des arcs de valeurs différentes. It is important to note that, although the examples illustrate cases of realization of crown sectors at 900 of arc, substantially the same arrangements would be found with arcs of different values.
Sur la fig.3 toujours, ' mais à droite (3b) de la ligne A-A une tôle analogue à celle représentée sur l'autre moitié de la figure, ne comporte pas de troncature à ses angles 9, mais simplement des petits rayons 9' d'environ 0,5 mm. Still in fig. 3, 'but to the right (3b) of line AA, a sheet similar to that shown in the other half of the figure, does not have truncation at its angles 9, but simply small spokes 9' about 0.5 mm.
Sur la fig.4, illustrant une phase caractéristique du procédé, un empilement 12 de tôles 13, analogues aux tôles de la fig.3, a été formé autour d'un noyau cylindrique i4 contre lequel les tôles sont maintenues plaquées par des mors- 15 qui assurent aussi leur maintien en compression les unes contre les autres. On remarque que les bords d'extrémité des tôles ont été alignés perpendiculairement au plan des tôles. In fig.4, illustrating a characteristic phase of the process, a stack 12 of sheets 13, similar to the sheets of fig.3, has been formed around a cylindrical core i4 against which the sheets are held pressed by jaws. 15 which also ensure their maintenance in compression against each other. Note that the end edges of the sheets have been aligned perpendicular to the plane of the sheets.
Sur la partie de la figure située à gauche (4a) de ligne A-A, les échancrures, alignées lors de l'empilage, forment des sillons en V tels que le sillon 14 ; des têtes 19 de soudage automatisé à l'arc électrique déposent dans les . sillons des cordons 16 de métal d'apport (première variante).On the part of the figure situated on the left (4a) of line A-A, the notches, aligned during stacking, form V-shaped grooves such as the groove 14; automated arc welding heads 19 deposit in the. furrows of the beads 16 of filler metal (first variant).
Sur la partie de la figure située à droite (4b) de la ligne A ,des électrodes 20 compriment entre elles le paquet de tôles pour effectuer, par effet Joule, la "refusion" de la colonne de tôle 14' située entre elles (deuxième variante). On the part of the figure situated on the right (4b) of line A, electrodes 20 compress between them the pack of sheets to effect, by Joule effect, the "reflow" of the sheet column 14 'located between them (second variant).
A l' < ssue des opérations précédentes l'assemblage de tôles est introduit dans une matrice de conformation par compression, dë laquelle il ressort avec les tolérances dimensionnelles requises. At the end of the preceding operations, the assembly of sheets is introduced into a compression-forming matrix, from which it emerges with the required dimensional tolerances.
Sur la fig.5 une cage obtenue selon le procédé sus-décrit est remarquable en ce que plusieurs zones de soudage, par apport de metal ou par refusion par rapprochement, telles que 17 et 17' respectivement, s'étendent axialement d'une extrémité à l'autre de l'empilement de tôles, et en ce que ces zones de soudage s'étendent radialement sur une profondeur e de plusieurs (quatre à cinq) millimètres de la surface cylindrique, vers l'axe du cylindre. In fig.5 a cage obtained according to the above-described method is remarkable in that several welding zones, by addition of metal or by remelting by approximation, such as 17 and 17 'respectively, extend axially from one end to the other of the stack of sheets, and in that these welding zones extend radially over a depth e of several (four to five) millimeters from the cylindrical surface, towards the axis of the cylinder.
Bien que l'on ait décrit ou représenté des formes particulières de réalisation, tant du procédé que des produits obtenus, il doit être compris que la portée de l'invention n'est pas limitée à ces formes, mais qu'elle sétend à tout procédé du genre, et aux produits en découlant, comportant les caractéristiques enumérées dans les revendications. Although particular embodiments have been described or represented, both of the process and of the products obtained, it should be understood that the scope of the invention is not limited to these forms, but that it extends to all such a process, and products thereof, having the features listed in the claims.
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2641909B1 (en) | 1991-05-24 |
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Legal Events
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