Brevet FR2596591A1 — publié le 19871002

TUILE EN MATéRIAU MAGNETIQUE POUR ROTOR DE MOTEUR ELEC2ROMAGNEIIQUE La présente invention concerne une tuile en matériau magnetique pour rotor de moteur électromagnétique Dans les moteurs à aimant inducteur, on cherche, lorsqu'on veut augmenter les performances du moteur (puissance, couple), à augmenter le champ induit par l'aimant inducteur qui se trouve, en général, sur le rotor dans le cas d'un moteur à courant continu sans balais. Pour augmenter le champ inducteur créé par l'aimant constituant le rotor, on essaie, premièrement, de réduire autant que possible l'entrefer entre le rotor et le stator, deuxièmement, d'augmenter le champ créé par l'aimant. Pour augmenter ce champ créé par l'aimant, on peut être amené à envisager l'utilisation d'aimants constitues de matériaux, tels que des terres rares, par exemple du samarium-cobalt. Ces matériaux, s'ils permettent d'augmenter le champ inducteur, ont l'inconvénient de présenter une résistance mécanique insuffisante, du fait que ce sont des matériaux frittés. Cette faible résistance mécanique pose un problème lorsque l'on veut solidariser une plaque en samarium-cobalt sur un rotor circulaire, ce problème est d 'autant plus accru que l'aimant en samarium-cobalt doit pouvoir supporter les forces centrifuges créées par la rotation du rotor. Jusqu'à présent on envisageait de résoudre le problème en plaçant les plaques aimantées en samarium-cobalt sur des méplats du rotor et en entourant celles-ci de masses polaires en matériau féreux, le tout étant chemisé dans un matériau amagnétique présentant une résistance mécanique suffisante pour assurer la cohésion de l'ensemble. Cette solution présente, premièrement, l'inconvénient d'être compliquée et donc onéreuse pour la fabrication et, deuxièmement, d'augmenter, par la présence du chemisage, l'entrefer entre l'élément inducteur et le stator. Un premier but de la présente invention est donc de pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant une tuile en matériau magnétique qui puisse se fixer facilement sur le rotor sans pour autant augmenter l'entrefer ni rencontrer de problèmes de résistance mécanique. Ce premier but est atteint par le fait que la tuile en matériau magnétique pour rotor de moteur électromagnétique est caractérisée en ce qu'elle est directement rapportée à la surface d'un moyeu constituant l'axe du rotor, par l'intermédiaire de moyens de calage solidaires du moyeu. Selon une autre caractéristique, les moyens de caLage sont constitués par deux tuiles de calage en matériau amagnétique, d'épaisseur au plus égale à l'épaisseur des tuiles magnétiques, et dont les flancs longitudinaux parallèles à l'axe de rotation sont contenus dans des plans inclinés par rapport aux plans radiaux passant par les extrémités des secteurs circulaires internes de la tuile en contact avec le moyeu, les plans étant inclinés d'un angle (A) en direction des tuiles magnetiques, de façon que les arcs internes des tuiles amagnétiques soient de longueur inférieure aux arcs externes des tuiles amagnétiques, lesdites tuiles magnétiques OQmportant des flancs longitudinaux dont les profils sont complémentaires aux profils des tuiles amagnétiques. Selon une autre caractéristique, l'angle (A) est tel que les longueurs des arcs externes (P1,Q1) et (SI ,T1) des tuiles magnetiques (4,5) sont inférieures aux longueurs des arcs internes (PQ) et (su). Selon une autre caractéristique, l'angle est tel que la longueur des arcs externes (S1,T1), (Qf,P1) est supérieure à la longueur des arcs internes (ST),(QP) et en ce que les flancs longitudinaux (21,31,24,34) des tuiles de calage (2,3) comportent des bossages (240,340). Selon une autre caractéristique, les tuiles magnétiques et amagnétiques sont pourvues de rainures peu profondes sur leur péripherie externe, permettant d'inclure dans ces rainures des cerclages d'armement. Selon un deuxième mcde de réalisation, les moyens de calage sont constitués par une gorge en queue d'aronde pratiquée sur le moyeu et dont l'axe de symétrie est parallèle à l'axe de rotation du moyens, la tuile magnétique étant pourvue, sur la surface du secteur cylindrique de rayon le plus faible, d'un profil complémentaire coopérant avec celui du moyeu. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente sur une vue en coupe du rotor d'un moteur électromagnétique deux variantes de réalisation de l'invention; - la figure 2 représente une vue en perspective d'un élément de tuile; - la figure 3 représente une vue en bout d'un rotor réalisé selon un troisième mode de fixation de la tuile magnétique. Came on peut le voir sur la figure 2, les tuiles magnétiques constituant le rotor sont réalisées sous forme de secteurs de cylindres creux comportant des flancs extrêmes latéraux (40) et des flancs longitudinaux (41),(44). Sur la surface externe (43) de ces tuiles, dans une variante de réalisation, on pourra créer des rainures (42) peu profondes dont on verra l'intérêt ultérieurement. Ces tuiles sont de longueur modulaire (L) et permettent par l'association de plusieurs tuiles les unes à la suite des autres de constituer des rotors de longueur (L),(2L),(3L) etc..., dont le flux inducteur augmente au fur et à mesure de la longueur. Ces rotors modulaires permettent ainsi de modifier à volonté la puissance des moteurs constitués à partir de ces rotors. La figure 1 représente un exemple de module de rotor, réalisé à partir de deux tuiles (4),(5), disposées de façon diametralement opposée de part et d'autre de la surface périphérique du moyeu (1) du rotor. Ces tuiles constituées de matériaux frittés en terre rare sont, en général, de faible résistance mécanique et nécessitent, par conséquent, des moyens de fixation qui les mettent à l'abri d'efforts trop importants. Un premier exemple de réalisation des moyens de fixation est constitué par la moitié supérieure de la figure associée au demi-axe (O,Y).Ces moyens de fixation sont constitués par des cales (2,3) disposées de façon diamètralement opposée par rapport au moyeu (1) du rotor et de dimension telle qu'elles remplissent l'espace laissé libre par les tuiles magnétiques.Ces cales sont réalisées en matériau amagnétique présentant une bonne résistance mécanique. Ce matériau pourra être, à titre d'exemple de l'aluminium. Les tuiles de calage en matériau amagnétique sont d'épaisseur au plus égale à l'épaisseur des tuiles en matériau magnétique et ont des flancs longitudinaux (21),(31) contenus dans des plans, formant avec les plans radiaux (O,P),(O,Q) passant par les extrémités des secteurs circulaires internes (glu) de la tuile en contact avec le moyeu, un angle (A) donné en direction des tuiles magnétiques. Les flancs longitudinaux des tuiles amagnétiques sont, par conséquent, des plans inclinés d'un angle (A) vers l'extérieur de la tuile amagnétique par rapport au plan radial (O,P), tandis que les flancs longitudinaux (41) des tuiles magnétiques sont constitués par des plans inclinés d'un angle (A) vers l'axe de symétrie de la tuile en matériau magnétique par rapport aux plans radiaux (O,P) passant par les extrémités du secteur circulaire interne (P,P) de la tuile. Cet angle (A) doit être tel que l'arc externe (Q1,P1) est inférieur à l'arc interne (Q,P) des tuiles magnétiques et par conséquent le demi-arc (R,P) ou l'arc (T,P) interne de la tuile de calage (2) est inférieur au, respectivement demiarc (R1,P1) ou arc (T1,P1) externe de la tuile de calage (2).Il est bien évident que la variante de réalisation représentée dans la demi-figure contenant le demi-axe (O,Y) doit être complétée par symétrie par rapport à l'axe (O,R). Cette première variante de réalisation sera de préférence utilisée pour les moteurs comportant plus de deux pôles. Enfin, les tuiles de calage (2,3) sont solidarisées au moyeu (1) du rotor par tout moyen connu de l'homme de métier et notamment par des vis non représentées qui viennent se fixer dans les taraudages (10) du moyeu (1), ces vis passant dans les trous (20),(30) des cales amagnétiques (2),(3). Ces trous (20),(30) comportent à leur extrémité débouchant sur la surface periphérique externe des tuiles amagnétiques, les logements (22),(32) de dimension suffisante pour loger la tête de la vis sans que celle-ci depasse de la surface périphérique. Une deuxième variante de réalisation est représentée par la demi-figure 1 contenant le demi-axe (O,X), dans laquelle les flancs longitudinaux (24) et (34) des tuiles amagnétiques (2,3) comportent des bossages (240,340). Les tuiles magnétiques (4,5) comportent sur leurs flancs (51,54) les gorges oorrespondant aux bossages (240,340) et ont des arcs externes (Sl,Tl),(Ql,Pl) de longueur supérieure à la longueur des arcs internes (S,T),(Ql,P1), mais en tous cas inférieure à la longueur de l'arc défini par les plans radiaux (O,S),(O,T).Nous rappelons que la demi-figure associée à l'axe (O,X) ne représente que la partie inférieure de la variante et qu' il suffit de remplacer la demi-figure (O,Y) par la symétrie par rapport à l'axe (O,R1) de la demi-figure (O,X) pour obtenir une représentation cctnplète de la deuxième variante et vice-versa pour la première variante. Cette deuxibme variante pourra être avantageusement utilisée pour les rotors à deux pôles dont les tuiles magnétiques doivent couvrir un angle canpris entre 100 et 120 degrés. Enfin, dans une variante de réalisation, les tuiles magnétiques (4),(5) ainsi que les tuiles amagnétiques (2),(3), selon une des variantes exposées, peuvent ccmporter des gorges circulaires périphériques (42) qui permettent de réaliser, à 1' intérieur de ces gorges, un cerclage d'arment ayant pour but d'augmenter la résistance de 1'enserble aux forces centrifuges, sans pour autant augmenter l'entrefer entre le rotor et le stator et ledit cerclage étant réalisé par de la fibre de carbone noyée dans de la résine à l'intérieur de la rainure (42). Un troisième mode de réalisation de la tuile est constitué par celui représente à la figure 3 dans lequel la tuile magnétique (4) comporte, sur sa surface périphérique interne (45) un tenon longitudinal (450) en forme de queue d'aronde tandis que le moyeu (1) comporte sur sa surface périphérique externe (11) une gorge (110) dont l'axe de symétrie est longitudinal et parallèle à l'axe de rotation du rotor, cette gorge (110) étant en forme de queue d'aronde et ayant un profil complementaire au profil du tenon (450). Carme on peut le voir sur la figure 3, les flancs latéraux (451) formant la queue d'aronde forment avec l'axe de symétrie un angle tel que les prolongements des flancs (451) viennent couper l'axe de symétrie à l'extérieur de la surface périphérique (11) du moyeu (1) en un point (B). D'autres modifications à la portée de l'hcawne de metier font également partie de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1) Tuile en matériau magnétique pour rotor de moteur électromagnétique, caractérisée en ce qu'elle est directement rapportée à la surface d'un moyeu (1) constituant l'axe du rotor par l'intermédiaire de moyens de calage (2), (3), (110) solidaires du moyeu. 2) Tuile (4,5) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de calage (2),(3) sont constitués par deux tuiles de calage (2),(3) en matériau amagnétique, d'épaisseur au plus égale à l'épaisseur des tuiles magnétiques (4),(5) et dont les flancs logitudinaux (21),(31) parallèles à l'axe de rotation sont contenus dans des plans inclinés par rapport aux plans radiaux (O,P), (OQ) passant par les extrémités des secteurs circulaires internes (P,Q) de la tuile en contact avec le moyeu, les plans étant inclinés d'un angle (A) en direction des tuiles magnétiques (4,5) de façon que les arcs internes (T,P) soient de longueur inférieure aux arcs externes (T1,P1), les tuiles magnétiques comportant des flancs longitudinaux (41),(51) dont les profils sont complémentaires au profil des plans longitudinaux des tuiles amagnétiques. 3) Tuile selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'angle (A) est tel que les longueurs des arcs externes (P1,Q1) et (S1,T1) des tuiles magnétiques (45) sont inférieures aux longueurs des arcs internes (P,Q) et (S,T). 4) Tuile selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'angle est tel que la longueur des arcs externes (Sî,T1),(Q1,P1) est supérieure à la longueur des arcs internes (S,T),(QP) et en ce que les flancs longitudinaux (21,31,24,34) des tuiles de calage (2,3) comportent des bossages (240,340). 5) Tuile selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que les tuiles magnétiques (4,5) et amagnétiques.(2,3) sont pourvues de rainures (42) sur leur périphérie externe, rainures permettant d'inclure des cerclages d'armement. 6) Tuile selon la revendication 5, caractérisée en ce que les cerclages d'armement sont réalisés par de la fibre de carbone noyée dans de la résine à l'intérieur de la rainure (42). 7) Tuile selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de calage sont constitués par une gorge en queue d'aronde (110), pratiquée dans le moyeu (1), dont l'axe de symétrie est parallèle à l'axe de rotation du moyeu (1), la tuile magnétique étant pourvue sur la surface du secteur cylindrique (45) de rayon le plus faible, d'un profil complémentaire (450), coopérant avec celui du moyeu (1.10).