Un guide simple pour la stratification par emboîtement : Comment construire une bonne pile de moteurs

Vous participez à la fabrication ou à la conception de moteurs électriques ? Si c'est le cas, vous savez qu'il est très important que le noyau du moteur soit solide et fonctionne bien. Ce noyau, appelé stator ou rotor, est constitué d'un empilement de fines feuilles de métal. L'ancienne méthode pour maintenir cette pile ensemble consistait à la souder. Mais il existe une bien meilleure méthode : la stratification par emboîtement. Cet article vous montrera comment fonctionne un empilement réalisé avec un laminage emboîté. Vous apprendrez pourquoi cette méthode est moins chère, plus rapide et plus efficace pour le fonctionnement de votre moteur. Poursuivez votre lecture pour découvrir les secrets simples de la construction d'un très bon empilement de moteurs.

Qu'est-ce qu'un pelliculage et pourquoi est-ce important ?

Commençons par les parties simples. Une tôle est un morceau d'acier très fin. On peut l'assimiler à une page d'un livre épais. À l'intérieur d'un moteur, on n'utilise pas une pièce d'acier solide pour le noyau. Au lieu de cela, on utilise une pile de ces feuilles très fines. Chaque feuille est recouverte d'une fine couche qui arrête l'électricité. C'est un détail très important. Ce revêtement spécial empêche l'électricité de passer d'une feuille à l'autre dans la pile de tôles.

Pourquoi faisons-nous tout cela ? Il s'agit de ne pas gaspiller l'énergie. Un moteur qui tourne crée un champ magnétique. Si le noyau était solide, ce champ produirait des courants électriques qui tourneraient, comme de petits tourbillons. Ces courants gaspillent de l'énergie en produisant de la chaleur. En utilisant plusieurs tôles (une pluralité de tôles), nous arrêtons ces courants. Chaque lamelle est trop fine pour qu'un courant important puisse démarrer. Cette astuce simple permet au moteur de mieux fonctionner et de consommer moins d'énergie. Une tôle est la partie principale utilisée pour construire un stator ou un rotor de moteur solide.

Comment une pile de pelliculage fait-elle son travail dans un moteur ?

Vous savez maintenant ce qu'est une stratification. Comment fabrique-t-on un noyau ? On prend plusieurs laminés et on les presse ensemble. On obtient ainsi un noyau solide, que l'on appelle une pile de tôles. Cet empilement peut être destiné à un stator (la partie du moteur qui ne bouge pas) ou à un rotor (la partie qui tourne). L'empilement de tôles pile de stator possède un grand trou en son centre pour le rotor. Il comporte également une ou plusieurs fentes à l'intérieur. Le bobinage en cuivre est inséré dans cette fente. L'enroulement est le fil dans lequel l'électricité circule.

Lorsque l'électricité passe à travers l'enroulement dans chaque fente, la pile de laminage se transforme en un puissant aimant. C'est ce qui fait que le rotation du rotor. Pour que cela fonctionne de manière optimale, les laminés de la pile doivent être maintenus ensemble de manière très serrée. Elles ne peuvent pas être lâches. La manière dont vous maintenez la pile de tôles ensemble détermine le coût du moteur, sa solidité et son efficacité. L'objectif principal est de fabriquer un noyau de stator solide à partir d'une simple tôle. Ce noyau doit conduire le champ magnétique de la bonne manière à travers le circuit électrique.

Qu'est-ce qu'un feuilletage imbriqué et comment reste-t-il assemblé ?

Quel est donc le meilleur moyen de maintenir la pile ensemble ? Vous pouvez utiliser une soudure, de la colle ou des boulons. Mais il est plus judicieux d'utiliser un interlock. Un laminage verrouillé est un type spécial de laminage. Il est conçu pour s'emboîter avec le feuilletage voisin. Il le fait sans aucune pièce supplémentaire. Pensez à deux briques LEGO qui s'emboîtent l'une dans l'autre. C'est l'idée principale d'un verrouillage. Chaque feuilletage emboîté présente des petites bosses et des creux qui s'adaptent à lui.

Ces formes sont réalisées au cours du processus de fabrication. Une machine appelée poinçonneuse découpe la forme du laminage dans un grand rouleau d'acier. Cette même machine peut également fabriquer les formes d'interlock. L'une des formes les plus courantes est la languette d'interverrouillage. Il s'agit d'une minuscule pièce de métal qui sort de la face plate d'une tôle. Cette languette s'insère parfaitement dans un petit trou ou une petite fente sur le film voisin. Lorsque vous les empilez, la languette d'une feuille s'emboîte dans la fente de la feuille d'en dessous. Cela permet d'obtenir une connexion très solide.

Pouvez-vous expliquer comment un poinçon plie le métal pour un verrouillage ?

La magie qui permet l'emboîtement se produit très, très rapidement. C'est une façon intelligente d'utiliser la force pour plier le métal. Au cours du processus de fabrication, un outil spécial est utilisé pour poinçonner la tôle. Dans notre exemple, appelons une certaine stratification la stratification 20. Lorsque la machine fabrique le feuilletage 20, un outil descend et fait un petit poinçon sur sa surface. Il ne s'agit pas d'un trou qui va jusqu'au bout. Au lieu de cela, il fait une petite courbure à un endroit. Cette courbure est une déformation.

Cette déformation donne une forme, comme une petite bosse ou une languette d'interlock. Pour que l'interlock fonctionne, cette petite déformation doit dépasser de la partie inférieure de la feuille 20. En même temps, le poinçon peut faire une bosse correspondante sur la face supérieure du feuillet inférieur suivant dans la pile. Ainsi, lorsque le feuillet 20 est placé sur le dessus, sa bosse s'enclenche dans la bosse du feuillet inférieur. L'important est que la déformation soit contrôlée. Elle doit être suffisamment importante pour assurer un verrouillage solide, mais suffisamment faible pour ne pas nuire aux propriétés magnétiques du feuilletage. La poinçonneuse est un élément très important de l'appareil et de la méthode de fabrication de cette pièce.

Quels sont les différents types de formes d'emboîtement pour un laminage ?

Toutes les formes d'emboîtement ne sont pas identiques. Les ingénieurs ont trouvé de nombreuses façons intelligentes de faire en sorte qu'une tôle emboîtée soit reliée à la tôle voisine. Le type de verrouillage que vous choisissez dépend de la taille du moteur, de l'épaisseur de la tôle et du coût de fabrication. Examinons quelques types courants.

• Queue d'aronde ou verrouillage en V : Il s'agit d'un verrouillage très courant. Lorsqu'un outil effectue un poinçonnage, il produit une déformation en forme de V sur une stratification. Cette forme en V s'enclenche dans une rainure en V sur la stratification suivante. Si vous le coupez en deux et que vous le regardez sur le côté, il ressemble à une clé dans une serrure. C'est ce qui le rend solide.
• Verrouillage rectangulaire : Il s'agit d'un système similaire à l'interlock en V, mais le poinçon crée une bosse et une fente rectangulaires. Cette languette d'interverrouillage est très utilisée pour les laminés plus épais.
• Anneau et rainure : Pour une stratification ronde, un anneau en forme de cercle peut être poussé vers le haut à partir de la surface. Cet anneau s'enclenche dans une rainure sur la stratification suivante.
• Projections et évidements : Une autre façon de le dire est d'utiliser des saillies qui s'emboîtent dans des évidements. Le poinçon produit de petites bosses, qui sont les saillies. Celles-ci sont formées sur des saillies qui s'emboîtent dans de petites bosses, qui sont les évidements. Cette méthode fait partie de la fabrication d'assemblages stratifiés dont chaque partie est pourvue d'arêtes. Les crêtes formées sur les saillies assurent un ajustement serré lorsque les pièces s'emboîtent dans les évidements des laminés adjacents. Chaque stratification positionnée dans l'empilement contribue à le rendre plus solide.

Pourquoi le laminage par emboîtement est-il un meilleur choix que l'empilage soudé ?

Pendant de nombreuses années, la manière habituelle d'assembler une pile de tôles était de souder l'extérieur. Une soudure est solide, mais elle entraîne des problèmes pour le moteur. La très forte chaleur dégagée par la soudure endommage le revêtement spécial de chaque tôle. Elle fait fondre les bords de la pile de tôles en une seule pièce. Cela crée un chemin pour les courants qui gaspillent de l'énergie, dont nous avons parlé précédemment.

Lorsque vous soudez une pile, vous créez un court-circuit à l'extérieur du stator. Cela nuit aux propriétés magnétiques et fait que le moteur consomme plus d'énergie. Une tôle emboîtée n'a pas du tout ce problème. Comme il n'y a pas de soudure, le revêtement de chaque tôle n'est pas endommagé. L'emboîtement établit une connexion solide sans utiliser de chaleur. Le moteur fonctionne donc mieux et gaspille moins d'énergie. La vue d'une pile fabriquée avec un interlock est beaucoup plus nette.

Voici un tableau simple pour comparer les deux méthodes :

Comment assembler une pile de lamelles imbriquées ?

L'avantage du laminage par emboîtement est qu'il est facile à assembler. La méthode de fabrication se fait souvent en une seule étape. Les laminés sont empilés et verrouillés ensemble dans la presse d'emboutissage. Imaginez une machine qui utilise un poinçon pour découper un feuilletage dans une bobine d'acier. Appelons cela le laminage 20. Ce feuilletage 20 est ensuite immédiatement poussé vers le bas sur la pile qui est en train d'être construite en dessous.

La puissance de la presse pousse la languette de verrouillage du feuillet 20 dans la bosse du feuillet qui se trouve déjà dans la pile. Le feuilletage placé en haut se verrouille avec celui qui se trouve en dessous. Ce processus se répète encore et encore, des centaines de fois par minute. Chaque nouvelle lamelle est coupée et immédiatement ajoutée à la pile de lamelles qui s'agrandit. Cette opération se poursuit jusqu'à ce que la pile atteigne la bonne hauteur. Ensuite, le noyau du stator ou du rotor fini est poussé hors de la machine. Cet appareil et cette méthode de fabrication d'une pile sont très rapides et ne font pas perdre de temps. Cette méthode de fabrication de la pile est beaucoup plus rapide que l'ajout d'une soudure séparée.

Quels sont les risques d'erreur lors de la réalisation d'un pelliculage ?

Le système de laminage par emboîtement est excellent, mais le processus de fabrication doit être très précis. Une petite erreur peut entraîner de gros problèmes. Un problème majeur se pose lorsque les petites erreurs s'accumulent. C'est ce qu'on appelle une accumulation d'erreurs. Si chaque verrouillage est décalé d'un tout petit peu, ces petites erreurs peuvent s'accumuler sur une grande pile. La pile de pellicules peut alors être déformée ou tordue. Le feuilletage supérieur peut ne pas s'aligner sur le feuilletage inférieur.

Un autre problème se pose lorsque le métal est plié dans le mauvais sens. Il s'agit d'une déformation incorrecte. Si le poinçon frappe trop fort, il peut provoquer une déformation trop importante et endommager le laminage. Cela peut nuire à ses propriétés magnétiques. Si le poinçon ne frappe pas assez fort, l'emboîtement sera faible et la pile de tôles risque de se désolidariser. L'outil utilisé pour poinçonner l'interlock doit être maintenu en parfait état. L'objectif d'une bonne méthode de fabrication est de maintenir la courbure dans une petite zone, de localiser la déformation uniquement à l'endroit où se trouve l'emboîtement. Cela permet de protéger le reste de la stratification.

Comment une stratification imbriquée modifie-t-elle les propriétés magnétiques d'un moteur ?

La principale fonction d'un noyau de stator ou de rotor est d'indiquer à un champ magnétique où aller. Si l'on modifie l'acier de quelque manière que ce soit, ses propriétés magnétiques peuvent s'en trouver modifiées. Comme nous l'avons constaté, une soudure est très mauvaise car elle crée un court-circuit entre les tôles. Un emboîtement est bien meilleur, mais il n'est pas tout à fait parfait. La déformation effectuée par le poinçon exerce une contrainte sur l'acier. Cette contrainte peut modifier légèrement les propriétés magnétiques à cet endroit.

Mais les ingénieurs travaillent d'arrache-pied pour réduire ce problème au minimum. Ils conçoivent l'interlock de manière à ce qu'il soit aussi petit que possible tout en restant solide. Ils placent les formes d'interverrouillage dans des parties de la tôle où le champ magnétique n'est pas aussi important. Par exemple, elles sont souvent placées loin des dents où se trouve le bobinage. Le faible effet d'un verrouillage est un petit compromis pour une grande amélioration résultant de l'élimination d'une mauvaise soudure. Un verrouillage bien fait contribue à créer un empilement de tôles qui permet d'obtenir un moteur qui fonctionne très bien.

Quelles sont les prochaines étapes en matière de technologie de stratification et de stator ?

Le monde des moteurs électriques ne cesse de s'améliorer. Les entreprises qui fabriquent des voitures, des appareils électroménagers et des outils industriels veulent toutes un moteur plus petit, moins cher et plus puissant. Cela signifie que la technologie de la stratification et du stator doit s'améliorer. Nous voyons de nouveaux assemblages laminés de fabrication ayant des crêtes encore plus complexes. Ces conceptions permettent un verrouillage encore plus solide avec moins de déformation.

De nouveaux types de matériaux sont également utilisés pour la stratification. Des aciers plus fins, dotés de meilleures propriétés magnétiques, contribuent à la construction d'un moteur moins gourmand en énergie. L'appareil et la méthode de fabrication de ces pièces s'améliorent également. Des presses très rapides et des outils plus intelligents permettent de fabriquer une pile de tôles avec le plus grand soin pour que tout soit exact. La simple stratification imbriquée continuera à jouer un rôle très important dans la construction de l'avenir des moteurs électriques, des armatures et des générateurs. D'un simple poinçon sur une fine feuille d'acier naît un moteur puissant.

Ce qu'il faut retenir

• Les stratifications sont importantes : Le noyau d'un moteur est constitué d'un empilement de tôles, et non d'une seule pièce d'acier. Cela permet de gaspiller moins d'énergie.
• L'emboîtement est bien meilleur que la soudure : Un laminage verrouillé utilise des verrous mécaniques, et non une soudure nuisible. Le moteur fonctionne donc mieux.
• Le processus est simple : un interlock est créé par un poinçon qui déforme légèrement le laminage. Il en résulte une languette qui s'enclenche dans la feuille suivante.
• La précision est essentielle : le processus de fabrication pour assembler une pile de pellicules imbriquées doit être très précis pour éviter les erreurs.
• Les points positifs sont clairs : l'utilisation d'un dispositif de verrouillage permet d'obtenir un stator ou un rotor de moteur moins cher, qui fonctionne mieux et consomme moins d'énergie.