Brevet FR2673336A1 — publié le 19920828

L'invention concerne une machine électrique comportant un rotor tournant sur lui-même et un stator portant un enroulement. Dans la demande de brevet DE-A-40 25 557 3 de la demanderesse, on décrit un générateur, dans lequel un rotor, muni d'aimants permanents, et un stator, portant des enroulements électriques conducteurs, constituent un générateur de tension, réalisé sous la forme d'un générateur de courant au moyen d'inductances réglables. De plus, on connait, par le brevet DE-C-32 25 908, un convertisseur électrique de couple de rotation, comportant un générateur de tension alternative, dont les enroulements sont reliés, par l'intermédiaire chacun d'un condensateur et d'un redresseur, à un moteur à courant15 continu. Il y a des exigences élevées pour les pièces constitutives de telles machines, aussi bien du point de vue de leurs propriétés électriques et magnétiques, que de celui des pertes par hystérésis, de la résistance20 électrique, de l'intensité du champ coercitif, etc, qu'également en ce qui concerne leurs propriétés mécaniques, comme la résistance à la traction, la résistance à la flexion alternée, la résistance à la chaleur, et similaire.25 C'est ainsi que, par exemple, on arrive, pour un générateur, à une vitesse de rotation de 4000 t/min et à un champ magnétique alternatif de 2000 Hz pour un courant de 160 A L'intensité du champ magnétique est, dans ce cas, d'environ 0,8 T.30 Les stators et rotors qui sont constitués, de façon classique pour les moteurs, par assemblage de paquets de tôles d'acier, peuvent, bien entendu, résister aux forces centrifuges et aux flexions alternées qui se produisent, mais ils présentent, en raison de leurs propriétés35 magnétiques, des pertes élevées par hystérésis et par courants de Foucault, ce qui conduit à un fort échauffement des pièces constitutives. 2673336- A partir de la demande DE-B-12 91 028, il est connu d'utiliser, pour la fabrication de noyaux massifs pour des bobines de self, de la poudre métallique à haute perméabilité, dont l'isolation électrique est fournie par5 une couche de phosphate, et à laquelle est ajoutée, avant pressage, une résine époxy durcissable. De tels noyaux ne présentent qu'une résistance mécanique faible Ils ne peuvent pas résister aux forces centrifuges qui se produisant, par exemple, sur le rotor10 d'une machine électrique, mais une amélioration de la solidité obtenue en augmentant la proportion du liant influe de façon nuisible sur les propriétés électromagnétiques. Il est donc nécessaire de fretter à grands frais le rotor, ou de lui conférer une résistance suffisante au moyen de brides, etc, ce qui est couteux, et complique et renchérit la construction et la fabrication des machines électriques. Le but de l'invention est de poursuivre l'amélioration d'une machine électrique du type décrit au début, avec des moyens simples, de telle façon qu'elle puisse, avec des pertes électromagnétiques faibles, admettre des efforts mécaniques élevés (force centrifuge, flexion alternée). La solution de ce problème, selon l'invention, réside dans le fait que le rotor et/ou le stator sont réalisés sous la forme de pièces en poudre de métal comprimé, des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres céramiques ou des fibres de matière plastique étant mélangées, dans des proportions allant de 0,1 à 8 %, au matériau composite à base de poudre, cette dernière étant essentiellement constituée de particules de métal à haute perméabilité, à magnétisme doux et revêtues sur tous leurs côtés d'une couche fine formant isolant électrique.35 Des modalités favorables prévoient que la dimension transversale des fibres mélangées au matériau composite en poudre est de l'ordre de grandeur de la dimension des grains de la poudre métallique, et que la longueur des fibres mélangées au matériau composite en poudre est d'environ 0,1 à 3 mm. Avec une machine électrique conçue de cette façon, on peut réduire, les pertes jusqu'à 80 % de leur valeur par comparaison à des machines usuelles, et obtenir des vitesses de rotation allant jusqu'à 20 000 t/min. On décrira ci- après l'invention sur un exemple d'exécution. La figure 1 est une vue schématique de la construction d'un générateur. Dans ce cas, le stator est désigné par 1 et le rotor par 2 Sur le rotor sont fixés les aimants 3 tandis que les enroulements 4 sont disposés dans le stator 1.15 Les charges mécaniques et électriques sont très élevées en service, étant donné que non seulement le rotor 2 supporte des forces centrifuges, mais aussi le stator 1, en particulier les zones entre les enroulements, est soumis à des sollicitations élevées de flexion alternée.20 REVENDICAT IONS 1 Machine électrique comportant un rotor tournant sur lui-même et un stator portant un enroulement, caractérisée en ce que le rotor et/ou le stator sont5 réalisés sous la forme de pièces en poudre de métal comprimée, des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres céramiques ou des fibres de matière plastique étant mélangées, dans des proportions allant de 0,1 à 8 %, au matériau composite à base de poudre, et cette dernière est10 essentiellement constituée de particules de métal à haute perméabilité, à magnétisme doux et revêtues sur tous leurs côtés d'une couche fine formant isolant électrique. 2 Machine électrique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la dimension transversale des fibres mélangées au matériau composite en poudre est de l'ordre de grandeur de la dimension des grains de la poudre métallique. 3 Machine électrique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la longueur des fibres mélangées au matériau composite en poudre est d'environ 0,1-à 3 mm.