Brevet FR2537799A1 — publié le 19840615

" Générateur excité par des aimants permanents pour véhicules automobiles " L'invention concerne un générateur électrique pour véhicules en particulier pour automobiles, comportant un rotor multipolaire, tournant dans la perforation du stator d'un paquet de tôles portant plusieurs bobinages pour courant alternatif, et qui contient au moins deux aimants permanents, qui sont polarisés tangentiellement au sens de rotation du rotor, et qui s'appliquent par leurs surfaces polaires sur des pièces conductrices des lignes de force d'o les lignes de force sortent radia- -1 lement et passent dans le paquet de tôles du stator. On connalt déjà des appareils à volant magnétique pour motocyclettes et petits véhicules automobiles, dans lesquels le rotor réalisé sous la forme d'un volant com- prend au moins deux, et de préférence quatre, aimants permanents ou plus qui sont montés tangentiellement, en étant réalisés sous la forme de plateaux prismatiques de faible épaisseur, et les surfaces des plateaux étant dirigées essentiellement dans une direction radiale, ces plateaux étant polarisés dans le sens de la circonférence de façon telle que chaque fois, deux aimants qui se suc- cèdent dans le sens de la circonférence s'appliquent par des pôles du même signe sur une de nombreuses pièces polaires en fer doux placées chacune entre deux aimants -permanents, ces pièces polaires étant destinées à conduire le flux magnétique, dans le sens radial à des induits fixes pourvus d'un bobinage. Les générateurs sans bague collectrice et par suite ne demandant que peu d'entretien peuvent être fabriqués, d'une façon connue, avec excitation par des aimants permanents L'invention a pour objet de réaliser un générateur excité par des aimants permanents qui fonc- tionne avec de faibles pertes, même en marche sous charge partielle. A cet effet, l'invention prévoit des dispositions de la construction ou les aimants permanents sont réali- sés sous la forme de plateaux prismatiques peu élevés et o les surfaces des plateaux sont dirigées essentielle- ment dans le sens radial. La construction peut être réalisée à un cot par- ticulièrement avantageux si les aimants permanents sont réalisés sous la forme de ferrite aimantée. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, on peut obtenir, dans un rotor à induit intérieur à aimants permanents suivant l'invention, des vitesses de rotation centrifuge très élevées si chacune des sections qui se trouvent entre deux pièces conductrices des lignes de force lamellaires, dans leurs plans de symétrie diri- gés radialement, passant par l'axe du rotor, comportent des surfaces limites en dents de scie qui sont remplies avec une matière coulée ou pressée paramagnétique qui forme la liaison de l'ensemble du rotor et qui peut former en même temps le moyeu emmanché sur un arbre moteur central. L'invention est décrite et expliquée ci-après avec référence à un exemple de réalisation, représenté dans le dessin, d'un générateur électrique excité par des aimants permanents pour véhicules automobiles, o la figure 1 représente le rotor réalisé suivant l'invention, du générateur en demi-coupe-axiale et, la figure 2 est une coupe transversale faite per- pendiculairement à l'axe du rotor. Le dessin montre un rotor d'une machine électrique en particulier d'un générateur de véhicule automobile, constitué d'aimants permanents 1 à plans parallèles, qui sont insérés entre des concentrateurs de flux 2 lamellai- res, agissant comme pièces conductrices des lignes de force, et qui sont reliés, mécaniquement et géométrique- ment, entre-elles et avec l'arbre 6 du rotor, au moyen de parties coulées sous pression 3, 4, 5, et 11 La cohérence du rotor est maintenue par l'induit 4, réalisé en forme de sapin avec une matière coulée sous pression, paramagnétique, par les pièces de verrouillage 3 placées dans les espaces interpolaires, et par les chapeaux 11 annulaires frontaux sur lesquels sont-coulées les ailet- tes de ventilation 10. Dans un rotor a aimants permanents tel qu'il est décrit ci-dessus, on peut loger un maximum de surfaces magnétiques produisant un flux avec une épaisseur d'ai- mant suffisante, en raison de la position des aimants sur les radiales, ou en formant un angle aig avec ces radiales Ce point est particulièrement important en particulier si l'on utilise comme matière magnétique des ferrites dont le prix est très avantageux et qui donnent des inductions de rémanence de 0,4 + 0,44 T Pour les aimants en "terres rares" donnant 0,8 + 1,2 T, la surface de la fente d'air de la machine suffit normalement Dans cette disposition, on rencontre toutefois d'importants problèmes de fixation pour les aimants si les machines électriques tournent à grande vitesse. T est l'unité internationale pour l'induction B (l'ancienne unité était le Gauss). 1 T 10 KG = 1 V-s m Pour la ferrite Br = 0,4 + 0,44 T est une valeur avantageuse. On utilise habituellement des bandages GFK ou des cylindres d'acier antimagnétique pour la fixation des pièces Dans les deux cas, il se produit un agrandisse- ment de la fente d'air diminuant le flux malgré l'impor- tance du coût de fabrication. Le mode de réalisation présenté ici n'entraine pas ces inconvénients Les concentrateurs de flux 2 rap- portés, qui peuvent être réalisés simplement sous la forme de pièces en tôle emboutie, arrivent jusqu'à la fente d'air obtenue dans la construction et peuvent au besoin être tournés ou meulés après avoir été enrobés par coulée d'aluminium sous pression Du fait que l'in- duit 4 est réalisé en forme de sapin,'et grâce aux deux chapeaux il coulés qui se raccordent à l'empilage de tôles des deux côtés, les concentrateurs de flux, aussi bien que les aimants sont bien maintenus Grace aux pièces de verrouillage 3 également coulées, les aimants, mécaniquement très durs, ne peuvent se briser même s'il existe des fissures dissimulées, ce qui empêche la des- truction de toute la machine On a avantage à couler en même temps, sur les chapeaux 11, les ailettes 10 pour la ventilation radiale En réalisant de façon appropriée les contours de la fente d'air des concentrateurs de flux que l'on peut fabriquer par emboutissage, on peut agir avantageusement sur la forme de la tension électri- que émise par la machine électrique La fixation du bloc rotor sur l'arbre se fait au moyen d'un collet moleté 7 de l'arbre 6 et au moyen de points matés 9, de sorte que la masse coulée sous pression est poussée dans les rainures 8 de l'arbre 6. R E V E N D I C A T I O N S ) Générateur électrique pour véhicules en par- ticulier pour automobiles, comportant un rotor multipolaire tournant dans la perforation du stator d'un paquet de tôles portant plusieurs bobinages pour courant alternatif, et qui contient au moins deux aimants permanents qui sont polarisés tangentiellement au sens de rotation du rotor, et qui s'appliquent par leurs surfaces polaires sur des pièces conductrices des lignes de force d'o les lignes de force sortent radialement et passent dans le paquet de tôles du stator, générateur caractérisé en-ce que les aimants permanents ( 1) sont réalisés sous la forme de plateaux prismatiques de faible épaisseur, les surfaces des plateaux étant dirigées essentiellement radialement. 2 ) Générateur suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que les aimants permanents ( 1) sont réalisés sous la forme de ferrites magnétiques. ) Générateur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les pièces lamellaires ( 2) conductrices des lignes de force contiennent des sections ( 4) dont les surfaces limites sont en dents de scie. 4 ) Générateur suivant la revendication 3, carac- térisé en ce que les sections ( 4) sont remplies d'une matière coulée sous pression, paramagnétique et sont reliées avec les aimants ( 1).