Brevet FR2511209A1 — publié le 19830211

I La présente invention a pour objet une machine électrique perfectionnée à courant continu avec entrefer cylindrique et excitation par des aimants permanents qui sont avantageusement, quoique non obligatoirement, à base de terres rares, notamment samarium-cobalt. Grâce à leurs qualités magnétiques lesquelles sont très supérieures à celles des aimants classiques les aimants à base de terres rares permettent aux moteurs à courant continu qui en sont équipés, d'atteindre de très hautes performances Mais en contrepartie, la mise en oeuvre de tels aimants se heurte à de multiples incon- vénients tels que difficultés d'approvisionnement en "tuiles O ou pièces cintrées à la forme exacte du p 8 le, fragilité de celles-ci, caractère délicat de leur montage et aimantation in situ. Aussi a-t-on préconisé d'utiliser plut 8 t des pla- quettes rectangulaires juxtaposées qui sont de configuration géométrique simple et d'un coût réduit. Conformément à la présente invention, on loge ces plaquettes aimantées dans des fentes à contour poly- gonal fermé pratiquées dans des t 8 les empilées formant le stator de la machine à courant continu, ces fentes ne laissant subsister, à leur extrémité voisine de l'entrefer, qu'un isthme de t 8 le très étroit et par conséquent non susceptible de court-circuiter le flux magnétique induc- teur utile. Il n'est pas sans intérêt d'observer qu'une aussi faible réserve de matière eût été rédhibitoire dans le cas d'un rotor de machine électrique, en raison des con- traintes mécaniques dues à la force centrifuge. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. vue La figure 1 est une/schématique en plan d'un induc- teur statorique de moteur quadripolaire, aménagé selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. Les figures 2, 3 et 4 sont des vues analogues illustrant respectivement trois variantes de réalisation rentrant dans le cadre de la présente invention. L'inducteur statorique, dans ses diverses va- riantes représentées sur les dessins et afférentes à un moteur électrique à quatre pôles P, est constitué comme à l'accoutumée d'un empilage de tales T en métal magné- tique découpées en forme générale de couronne dont le bord interne B délimite vers l'extérieur l'entrefer cylindri- que, lequel est délimité vers l'intérieur par le rotor (non représenté) de la machine électrique. Selon la présente invention, on a pratiqué dans ces tôles T des fentes servant de logement à une juxta- position d'aimants permanents A qui sont formés de pla- quettes rectangulaires magnétisées et qui engendrent-le flux magnétique inducteur de la machine Les diverses variantes illustrées se distinguent les unes des autres par la configuration géométrique de ces fentes. Dans le mode de réalisation de la figure 1, Chaou R des quatre pôles P du moteur présente dans son axe une fente à configuration en V dont l'angle s'ouvre en direction du bord B de l'entrefer, les branches plus ou moins orthogonales du V étant formées de deux encoches rectangulaires 1, 2 se rejoignant au sommet du V et se terminant par ailleurs à proximité immédiate du bord B de l'entrefer, ne réservant que de très étroits isthmes 3, 3 de matière dans la tôle T La largeur de chaque en- coche 1, 2 est sensiblement égale à celle des plaquettes aimantées A qui y sont logées. Les pôles successifs P sont séparés par de pro- fondes échancrures 5 définissant géométriquement des zones neutres et restreignant le passage des flux de fuites ma- gnétiques interpolaires. Un certain nombre de tales T ainsi découpées sont empilées et maintenues entre elles par tout moyen adéquat de façon à former un paquet de fer statorique. L'alignement des encoches 1, 2 constitue alors, dans chaque pôle P deux logements dans lesquels sont intro- duites des plaquettes d'aimant A de préférence déjà magné- tisées, de telle sorte que les faces tournées vers l'entre- fer soient de même polarité, pour former un p O le de même nom au niveau de l'épanouissement 4, les poles consécutifs le long de l'entrefer étant bien entendu de polarité alternée. On notera que les étranglements que constituent les isthmes de matière 3 de très faible largeur, obligent le flux magnétique engendré par les plaquettes aimantées A à passer essentiellement par les épanouissements polaires 4 et l'entrefer, c'est-à-dire le parcours utile illustré par les flèches, sans dérivation substantielle de court- circuit dans la matière des toles T Un calcul élémentaire de résistance des matériaux établit qu'une aussi faible réserve de matière en 3 n'est possible que dans ltinmobi- lité statorique, en l'absence de toute force centrifutge, On notera également que l'étendue linéaire totale des encoches 1, 2 remplies de plaquettes aimantées A, est nettement plus grande que l'étendue de l'épanouisse- ment polaire 4 bordant l'entrefer, d'o une surface active d'aimants bien supérieure à la surface utile dtentre- fer et par conséquent un effet notable de conootration de flux magnétique permettant d' obtenir une induction plus élevée dans l'entrefer Cet effet concentratenir de flux est d'ailleurs d'autant plus prononcé ci Lue les parcours depuis les encoches magnétiques 1, 2 jusquea l'épanouissement polaire 4 se font selon des rs yons de- croissants en raison de la situation externe par rapport à l'entrefer) du stator, ce qui n'est évideeluent pas le cas du rotor (non représenté) qui, étant interne (toujours par rapport à l'entrefer), verrait les parcours en question se faire au contraire selon des rayons croissants. Il n'est d'ailleurs nullement impératif de combler toutes les encoches par des plaquettes aimantées A et l'on pourrait fort bien, si l'on voulait réduire sensi- blement le prix de revient de la machine, ne remplir de pla- quettes aimantées qu'une seule encoche telle que 1, remplis- sant de fer l'autre telle que 2. A l'inverse, on peut accro Utre la longxeur effi- cace des fentes en les constituant de plus de delu en- coches telles que 1 $ 2 de la figure 1. Ainsi, les figures 2 et 5 montrent respective- ment des variantes à trois -J quatre encoches consécu- tives à contour polygonal/s'ouvrant toujours en direc- tion du bord d'entrefer B et ne laissant subsister en bout que des isthmes 3, 3 très étroits. La figure 4 montre une variante économique permettant la réalisation de moteurs de faible encombre- ment, avec une seule plaquette A par p 8 le P, plus épaisse que les plaquettes minces précédentes mais néanmoins moins chère que deux plaquettes minces Dans ce cas, la culasse éventuelle C doit être en matériau amagnétique. Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'on pourrait les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. 11209 REVENDICATIONS 1 Machine électrique à courant continu à entrefer cylindrique et à excitation permanente obtenue au moyen de plaquettes aimantées, caractérisée par le logement de ces plaquettes aimantées (A) dans des fentes ( 1, 2) à contour polygonal fermé pratiquées dans des t 8 les empilées (T) formant le stator de la machine à courant continu, ledit contour polygonal arrivant à proximité immédiate de l'une au moins des deux extrémités de la région utile ( 4) du pôle formant l'entrefer et n'y laissant subsister qu'un isthme de tble ( 3) très étroit, 2 Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque fente ( 1, 2) est constituée d'une suite d'encoches rectangulaires donnant à l'ensemble une confi- guration en V ou en U dont l'ouverture est orientée vers l'intérieur de la machine en direction de l'épanouis- sement polaire correspondant ( 4). 3 Machine selon la revendication 1 ou 2, carac- térisée en ce que les plaquettes (A) logées dans les fentes ( 1, 2) sont de forme rectangulaire plane et viennent remplir les fentes en totalité ou en partie.