Brevet FR2171902A1 — publié le 19730928

La présente invention concerne des perfectionnements aux inducteurs à aimants permanents pour machines électriques tournantes, et des machines électriques tournantes pourvues de tels inducteurs. Un inducteur à aimants permanents est fréquemment constitué par des segments ou tuiles en ferrite. Dans les machines électriques tournantes connues, chacun de leur poles inducteurs est constitué par un seul segment en ferrite. Pour une machine électrique bipolaire, l'angle d'ouverture des segments en ferrite utilisés est habituellement compris entre i 10 et 120 degrés. Ces segments en ferrite ont par conséquent une forte courbure et des dimensions relativement grandes. Ce mode connu de construction de machines électriques tournantes à inducteur en ferrite entrain de nombreux inconvénients. En effet plus les segments en ferrite constituant l'inducteur sont grands, plus ces segments exigent, dans leur fabrication de grands moules et de grands dispositifs qui sont particulièrement onéreux, pour assurer leur mise en forme, leur compression, leur frittage à haute température et leur aimantation. L'augmentation de leurs dimensions entraine également une augmentation de leur fragilité. Leur usinage devient dans ce cas de plus en plus diffi cille. En outre on sait qu'une aimantation radiale des segments en ferrite assure une meilleure induction rémanente dans ltentrefer d'une machine électrique tournante que celle produite par des segments qui ont une aimantation parallèle à leur rayon axial. Cependant, quand les segments en ferrite ont un grand angle d'ouverture, leur forte courbure constitue souvent un obstacle à une aimantation radiale. La présente invention a pour objet d'éviter ces inconvénients. Elle permet de réaliser des inducteurs, économiques et perfectionnés, à aimants permanents pour machines électriques tournantes, inducteurs qui créent une induction rémanente maximale dans ! len- trefer de ces machines et qui servent à la construction aussi bien des machines électriques bipolaires que des machines électriques multipolaires. La présente invention a également pour objet des machines éleotriques tournantes pourvues de tels inducteurs, Un inducteur à aimants permanents, conforme à l'invention, destiné aux machines électriques tournantes bipolaires et multipolaires, et constitué par des segments en ferrite, est caractérisé en ce cluse lesdits segments en ferrite ont un angle d'ouverture egal à un sous-multiple d1un angle compris entre 90 et 130 degrés. Une machine électrique tournante, conforme à l'invelztion est oaractéris8een ce quelle comprend un inducteur dont chacun des poles est constitué par un ou plusieurs segments en ferrite ayant un angle d'ouverture inférieur ou, au plus, égal à 65degrés, Pour mieux faire comprendre l'invention on décrit ci-après une machine électrique tournante connue à inducteur à aimants permanents en ferrite et un certain nombre d'exemples de réalisation de l'invention et on les illustre par des dessins ciannexés dans lesquels :: - la figure i représente une vue partielle et schématique d'une coupe transversale d'une machine électrique tournante bipolaire montrant la carcasse et l'inducteur en ferrite de cette machine électrique; - la figure 2 représente une vue partielle et schématique d'une coupe transversale d'une machine électrique tournante bipolaire conforme à l'invention, montrant l'inducteur de cette machine, qui est constitué par plusieurs segments en ferrite; - la figure 3 représente une vue partielle et schématique d'une coupe transversale darne machine électrique tournante tétrapolaire ayant un diamètre égal à celui de la machine électrique de la figure 2 et pourvue dlun inducteur constitué par des segments en ferrite, identiques à ceux représentés dans la figure 2 ;; - la figure 4 représente une vue partielle et schématique d'une coupe transversale d'une machine électrique tournante bipolaire connue, montrant la direction générale du flux magnétique des segments en ferrite ayant une aimantation parallele à leur rayon axial ; - la figure 5 représente une vue partielle et schématique dtune coupe transversale dlune machine électrique tournante bipolaire, conforme à Itinvention, montrant la direction générale du flux magnétique des segments en ferrite ayant une aimantation parallèle à leur rayon axial. - la figure 6 représente une vue schématique, en perspective d'une machine électrique tournante bipolaire conforme à ltinven- tion, machine électrique analogue à celle de la figure 2, montrant une carcasse formée de deux pièces semi-cylindriques. - et la figure 7 représente une vue partielle, schématique en coupe longitudinale d'une machine électrique tournante de l'invention, analogue à celle de la figure 6. Une machine électrique tournante bipolaire connue 1, schématiquement et partiellement illustrée dans la figure 1 comprend une carcasse 2 et un inducteur constitué par dieux segments d'aimant permanent en ferrite 3 et 4 montés diamétralement opposés à l'intérieur de la carcasse 2. Chacun de ces segments en ferrite 3 et 4 oonstitue un des poles inducteurs de la machine électrique i, Ces segments en ferrite 3 et 4 ayant un angle d'ouverture de 120 degrés environ, ont une forte courbure et occupent, chacun, approximativement un quart du pourtour de la carcasse 2, Quand le diamètre de la carcasse 2 est relativement grand, les dimensions des segments en ferrite 3 et 4 sont devenues importantes. On sait déjà que les aimants permanents en ferrite sont habituellement préparés à partir d'oxydes ferromagnétiques du type PIFe2 04 dans lequel M représente un métal bivalent tel que Cu, Ng, Mn, Ni, Zn ... ou à-partir d'oxydes du groupe magnétoplombite du type NO, 6 Pe2 03 où M représente un métal tel que Ba, Pb, Ber..., oxydes finement divisés, puis modelés, comprimés dans des matrices ou moules, et frittés en atmosphère adéquate dans un four à haute température, 10000 C environ, Ces opérations de fabrication deviennent de plus en plus onéreuses et délicates au fur et à mesure que les dimensions des aimants en ferrite qu'on désire réaliser, augmentent, étant donné que les matrices ou moules utilisées augmentent, en conséquence, en volume et les dispositifs mettant en oeuvre la compression et le frittage croissent également en importance, Après frittage, les ébauches d'aimants obtenues sont refroidies et soumises à l'aimantation, par application d'un champ magnétique dans une direction qu'on veut prévilégier. Quand les segments en ferrite qu'on désire réaliser ont un angle d'ouverture trop grand, leur forte courbure crée, dans leur aimantation, une grande difficulté à la réalisation d'une aimantation radiale. Les aimants permanents en-ferrite sont en général durs ct cassants. La manipulation des aimants en ferrite doit être souvent faite avec soin pour éviter, en particulier, d'ébrécher leurs bords ou cois saillants, Ces aimants en ferrite sont souvent plus durs que le verre et jusque récemment ne pouvaient être usinés que par émeulage et découpés qu'à l'aide d'un diamant. La manipulation et ltusinage deviennent, en effet, de plus en plus délicats au fur et à mesure que leurs dimensions augmentent. Dans une machine électrique tournante conforme à l'invention, l'inducteur à aimants permanents est, par contre, constitué par des segments en ferrite ayant un angle d'ouverture égal à un sous multiple d'un angle oompris entre 90 et 130 degrés. Dans l'exem- ple illustré à la figure 2, chacun des poles inducteurs de la machine bipolaire représentée est constitué par deux segments en ferrite 5 et 6 ou 7 et 8 ayant individuellement un angle d'ouverture de 60 degrés. Les poles inducteurs d'une machine électrique tournante conforme à l'invention peuvent entre constitués, chacun, par un (figure 3) ou plusieurs segments en ferrite (figures 2 et 5) ayant un angle d'ouverture inférieur ou au plus égal à 65 degrés0 Quand les segments en ferrite ont un angle d'ouverture égal à un sous-multiple d'un angle compris entre 90 et 130 degrés ils peuvent servir à la construotion non seulement des machines électriques tournantes bipolaires mais également des machines électriques tournantes multipolaires. Dans les exemples illustrés les segments en ferrite ayant un angle d'ouverture de 60 degrés ont été utilisés aussi bien dans la construction des machines électriques tournantes bipolaires dont les poles d'inducteur ont un angle d'ouverture. égal à 120 degrés (figures 2 et 5) que dans la construction des machines électriques tournantes tétrapolaires dont les poles d'inducteur ont un angle d'ouverture égal à 60 degrés (figure 3). Les segments en ferrite qui ont un angle d'ouverture rela tivementfaible, autrement dit une faible courbure, facilitent lors de leur aimantation, la réalisation d'une aimantation radiale laquelle permet d'assurer dans entrefer de la machine fabriquée une induction rémanente maximale. Lorsqu'une aimantation radiale s'avère impossible, une aimantation parallèle au rayon axial des segments en ferrite permet également aux segments en ferrite 9, 10, 11, 12 qui ont un angle d'ouverture égal à un sous-multiple d'un angle compris entre 90 et 130 degrés (figure 5), d'assurer une meilleure induction rémanente dans ltentrefer de la machine que celle produite par des segments en ferrite 13 et 14 qui ont un grand angle d'ouverture (figure 4). En outre, le mode de fabrication des machines électriques tournantes conformes à l'invention, qui consiste à associer plusieurs segments en ferrite pour cn constituer un pole inducteur de ces machines, permet de compenser dans une certaine mesure les irrégularités de fabrication de ces segments en ferrite, et de donner, dans une production en série, des machines électriques qui, appartenant à une mdme série, ont un flux moyen relativement constant. A ces avantages techniques s'ajoutent des avantages économiques qui découlent d'une fabrication facile et peu onéreuse des segments en ferrite à faible angle d'ouverture, conformes à ltin- vention, et d'un faible nombre de types de segments en ferrite de diverses dimensions à réaliser et à stocker en vue d'une fabrication de rnachines électriques tournantes, à la fois bipolaires et multipolaires, à aimants permanents. L'emploi de segments en ferrite qui ont un angle d'ouverture égal à un sous-multiple d'un angle compris entre 90 et 130 degrés dans la construction des p8les inducteurs permet de fabriquer d'une manière économique des machines électriques tournantes dans lesquelles la carcasse, au lieu d'bure constituée habituellement par une pièce unique cylindrique, est formée de deux ou plusieurs secteurs tubulaires 15, 16 (figure 6) assemblées, dont les jointures se trouvent dans des zones de la carcasse où le flux magné- tique est nul. Si l'on examine la carcasse de la machine électrique illustrée dans la figure 2, on constate que, dans les régions situées autour de llaxe polaire 17 passant entre les deux segments de ferrite de mEme polarité, le flux magnétique est nul. La discontinuité de la carcasse en ces endroits, créée par la jointure des secteurs semicylindriques 15 et 16, ne constitue pas une résistance à la circulation du flux magnétique de la machine électrique tournante. Les secteurs tubulaires assemblés, indiqués en 18, qui cons titubent la carcasse de la machine électrique tournante (figure 7) ont leurs oxtrmités montes dans des rainures circulaires 19 ct 20 des flasques 21 et 22 de ladite machine. les flasques 21 et 22 assurent ainsi une solide fixation des secteurs tubulaires 18. Dans la figure 7, le ptle inducteur en ferrite et l'induit ou rotor de la machine sont resectivement indiqués en 23 et 24. Les secteurs tubulaires 15, 16 ou 18 , constituant la carcasse de la machine électrique tournante , peuvent être fabriqués selon une te clinique de fabrication classique ou avantageusement réalisés à partir de feuilles métalliques telles que feuilles d'acier doux. La structure de la carcasse, formée de plusieurs secteurs tubulaires, facilite particulièrement l'opération d'assemblage de la machine électrique par le fait que ces secteurs tubulaires 18 peuvent être aisément et directement placés autour de l'induit ou rotor 24 qui est déjà monté sur les flasques 21 et 22 de ladite machine électrique. - REVENDICATIONS 1 - Inducteur à aimants permanents, destiné aux machines électriques tournantes ct constitué par des segments en ferrite, caractérisé en ce que lesdits segments cn ferrite (5,6,7,8) ont sun angle d'ouverture égal à un sous-multiple d'un anale compris entre 90 et 130 degrés. 2 - Inducteur selon la revendication 1, caractérisé en co que chacun de ses poles est constitué par un segment en ferrite (5) ayant un angle d'ouverture inférieur à 65 degrés, 3 - Inducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun de ses poles est constitué par plusieurs segments en ferrite (5 - 6) ayant un angle d'ouverture égal, au plus, à 65 degrés. 4 - Inducteur selon ltuno des revendications 1,2 et 3, carac térisé en ce que les segments en ferrite qui le constituent, ont une aimantation radiale. 5 - Inducteur selon l'une des revendications 1, 2 et 3, carac térisé en ce que les segments en ferrite qui le constituent, ont une aimantation parallèle à leur rayon axial. 6 - Machine électrique tournante, caractérisée en ce quelle comprend un inducteur conforme à l'une des revendications précé dentes. 7 - Machine électrique tournante selon la revendication 6, caractérisée on ce qu'elle comprend une carcasse constituée par plusieurs secteurs tubulaires (15,16,18). 8 - Iiachinc électrique tournante selon la revendication 7, caractérisée en ce que les secteurs tubulaires, (15,16,18) formant sa carcasse, sont constitués avec des feuilles d'acier. 9 - Machine électrique tournante selon la revendication 7, caractérisée en ce que les secteurs tubulaires (15,16), consti tuant sa carcasse, ont leurs jointures qui coïncident avec des zones de flux magnétique nul de ladite-carcasse. 10 - Machine électrique tournante selon la revendication 7, caractérisée en ce que les secteurs tubulaires, (15,16,18) constitubant sa carcasse, sont maintenus en place par ses flasques (21, 22).