Brevet FR2673776A3 — publié le 19920911

FR 2673776 A3 19920911 FR 9202778 A 19920309 "Rotor d'aimant permanent pour des machines électri- ques". La présente invention concerne un rotor d'aimant permanent pour des machines électriques, en particulier comme élément immergé de pompe à lessive, de pompe à carburant ou analogue, comportant un cylin- dre de support et plusieurs segments d'aimant perma- nent en forme de coquille appliqués sur le cylindre de support, ces segments étant en butée les uns contre les autres dans la direction périphérique et étant maintenus sur le cylindre de support, solidairement en rotation par l'intermédiaire d'un dispositif de fixa- tion. Selon un rotor à aimant permanent connu, correspondant à ce type (P 36 22 231 3) le dispositif de fixation des segments d'aimant en forme de coupelle en arc de cercle se compose d'un manchon coaxial à l'axe du rotor, en un matériau non magnétique, et dont les deux faces frontales sont recouvertes chacune d'un anneau de fermeture fretté sur le cylindre de support. Les deux anneaux de fermeture sont chapeautés par le manchon Le cylindre de support est constitué d'un noyau d'acier faisant corps avec l'arbre du rotor; à sa périphérie ce noyau comporte un certain nombre de. segments d'aimant permanent correspondant au nombre des rainures situées aux points de jonction des seg- ments d'aimant permanent On remplit de résine coulée ces rainures ainsi que les cavités et fentes formées aux jonctions des segments d'aimant permanent d'une part entre les segments d'aimant permanent et le noyau en acier et, d'autre part, entre les segments d'aimant permanent et le manchon, résultant des tolérances de fabrication. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et concerne à cet effet un rotor du type défini ci-dessus caractéri- sé en ce que chaque arête supérieure en forme d'arc, opposée au cylindre de support sur les faces frontales des segments d'aimant est munie d'un chanfrein et le dispositif de fixation se compose de deux couvercles annulaires emmanchés sur les faces frontales des seg- ments d'aimant et passent avec un bord de débordement adapté à chacun des chanfreins par dessus eux, les couvercles annulaires étant fixés en étant bloqués axialement et radialement sur le cylindre de support. Ce rotor à aimant permanent offre l'avantage d'un coût de fabrication réduit grâce à un montage ra- tionnel permettant une cadence de travail élevée La fixation des segments d'aimant permanent est également garantie même aux vitesses de rotation très élevées. En outre, on peut utiliser sans difficulté le rotor à aimant permanent comme rotor tournant en milieu humi- de, par exemple dans les pompes à carburant car on ne risque aucun gonflement du rotor comme cela est le cas d'une fixation en matière synthétique des segments d'aimant. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention le diamètre extérieur des couvercles annulai- res frontaux est égal au diamètre extérieur des seg- ments d'aimant De ce fait, aucun élément de fixation ne dépasse du diamètre extérieur de l'aimant ce qui permet la réalisation d'entrefers extrêmement réduits dans le moteur. Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le cylindre de support comporte à ses deux extrémités, chaque fois un épaule- ment annulaire prévu à une certaine distance des ex- trémités frontales La longueur axiale des segments d'aimant permanent est égale ou légèrement supérieure à la distance axiale des épaulements annulaires Les couvercles annulaires sont fixés solidairement sur les faces frontales des segments d'aimant permanent, dans la direction axiale et au moins l'un des couvercles annulaires est appliqué contre un épaulement annulaire par une pression axiale. Le serrage axial des couvercles annulaires est réalisé selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention en ce que le cylindre de support est en forme de manchon qui dépasse axialement à chaque ex- trémité par rapport aux segments d'aimant permanent par un collet faisant corps et dont l'épaisseur de pa- roi est réduite L'ouverture annulaire, centrale des couvercles annulaires est dimensionné de façon légère- ment plus grande que le diamètre extérieur des collets de manchon et le serrage axial des couvercles annulai- res est assuré par le blocage des extrémités de collet ou par un autre rabattement au moins partiel des cou- vercles annulaires avec les extrémités de collet. Pour compenser les tolérances longitudinales entre les éléments d'aimant, il est prévu selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, entre au moins l'une des faces frontales des segments d'ai- mant et les couvercles annulaires qui les serrent, un élément de ressort élastique de préférence sous la forme d'une couche de matière synthétique compressible élastiquement Selon les différences de longueur entre les segments d'aimant, les différents éléments de res- sort, élastiques sont comprimés avec une intensité va- riable et dans tous les cas les segments d'aimant sont fixés sans possibilité de translation axiale. Selon une variante de réalisation de l'in- vention, la compensation des tolérances longitudinales des segments d'aimant est assurée en ce qu'au moins l'un des couvercles annulaires est subdivisé en un nombre de segments de couvercle correspondant au nom- bre des segments d'aimant, et ces segments de couver- cle sont réalisés de manière identique et enserrent chaque fois un segment d'aimant. La présente invention sera explicité ci-ap- rès de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté aux dessins Ainsi: La figure 1 est une coupe longitudinale d'un rotor à aimant permanent. La figure 2 est une coupe selon la ligne II-II à la figure 1 du rotor à aimant permanent. Les figures 3 et 4 représentent chacune une coupe longitudinale d'un rotor d'aimant permanent selon un second mode de réalisation. La figure 5 est une vue de côté du rotor à aimant permanent sans arbre de rotor, cette vue étant prise dans la direction de la flèche V à la figure 4 avant injection de matière synthétique. Description des exemples de réalisation Le rotor à aimant permanent représenté en coupe longitudinale à la figure 1 se compose d'un cy- lindre de support 10 et de trois segments d'aimant permanent 11 en forme de coquille appliqués directe- ment sur le cylindre de support 10; comme le montre la figure 2 ces segments sont en butée dans la direc- tion périphérique Les segments d'aimant 11 sont ai- mantés dans la direction radiale Les segments d'ai- mant 11 sont serrés sur le cylindre de support 10 à l'aide d'un dispositif de fixation 12 et sont notam- ment protégés contre les forces centrifuges Le dispo- sitif de fixation 12 se compose de deux couvercles an- nulaires 13, 14 de forme identique, ayant chacun une ouverture annulaire 15, 16 et une gorge 17, 18 centra- le, coaxiale à l'ouverture annulaire correspondante , 16 Le cylindre de support 10 est en forme de man- chon 20 dont les deux extrémités portent chacune un collet 21, 22 dont l'épaisseur de paroi a été réduite et à la périphérie du manchon 20 l'épaisseur de paroi est plus importante que celle des collets 21, 22 de plus faible épaisseur, formant corps et définissant ainsi un épaulement annulaire 23, 24 La distance axiale des deux épaulements annulaires 23, 24 est éga- le ou légèrement inférieure à la longueur axiale des segments d'aimant 11. Chaque arête supérieure en forme d'arc, des faces frontales des segments d'aimant 11, opposée au manchon 20 est munie d'un chanfrein 25, 26 Un bord de recouvrement 27, 28 correspondant aux chanfreins 25, 26 est prévu sur chaque couvercle 13, 14 pour déborder du chanfrein 25, 26 correspondant lorsque le montage du rotor est terminé Le diamètre extérieur du couver- cle 13 est alors égal au diamètre extérieur des seg- ments d'aimant 11. Pour le montage du rotor à aimant permanent, on emmanche les couvercles 13, 14 avec leurs ouvertu- res annulaires 15, 16 sur les deux collets 21, 22 du manchon 20 jusqu'à ce que par leurs bords de déborde- ment 27, 28 les couvercles recouvrent les chanfreins , 26 des segments d'aimant 11 Puis, les deux extré- mités de collet qui pénètrent dans les gorges 17, 18 des couvercles 13, 14 se bloquent contre le fond des gorges 17, 18 Les couvercles 13, 14 s'appliquent ain- si entre les faces frontales des segments d'aimant 11. Les bords de débordement 27, 28 se trouvent ainsi au niveau des chanfreins 25, 26 radialement au-dessus des segments d'aimant 11 et bloquent ceux-ci contre les forces centrifuges engendrées par la rotation Du fait du blocage, au moins un collet (dans le cas présent le collet 21) est fixé contre l'épaulement annulaire cor- respondant (dans le cas présent l'épaulement annulaire 23) ce qui bloque également les segments d'aimant 11 contre toute translation axiale. A la place du blocage, par une réalisation appropriée des collets 21, 22, on pourrait également les rabattre sur les couvercles 13, 14 pour que le bord de rabattement formé par l'extrémité du collet dépasse du fond de la gorge 17, 18 et que les couver- cles 13, 14 soient serrés de la même manière contre les segments d'aimant 11 et qu'entre les épaulements annulaires 23. Le manchon 20 est emmanché sur l'arbre de rotor non représenté ici et est bloqué solidairement en rotation sur l'arbre Les segments d'aimant 11 ser- rés par les couvercles 13,14 présentent en général des tolérances de longueur axiale Pour ne pas avoir à fixer des tolérances trop strictes, il est prévu pour le rotor d'aimant permanent montré à la figure 3, en- tre les faces frontales des segments d'aimant 11 et les surfaces annulaires des couvercles 13, 14, chaque fois une couche de matière synthétique 29, 30 compri- mée élastiquement et qui est de préférence pulvérisée sur les surfaces 11 des couvercles annulaires (éven- tuellement aussi sur les segments d'aimant) Selon les différences de longueur, les couches de matière syn- thétique 29, 30 sont plus ou moins comprimées lors du serrage des extrémités de collet 21, 22 du manchon 20, si bien que les segments d'aimant 11 se maintiennent dans la direction axiale, sans jeu entre les couver- cles 13, 14 Fondamentalement, il suffirait de ne pré- voir qu'une seule telle couche de matière synthétique 29, 30 sur une face frontale des segments d'aimant 11. En ayant deux couches, on peut réduire l'épaisseur de chaque couche, si bien que les chanfreins 25, 26 des segments d'aimant 11 se trouvent recouverts suffisam- ment par les bords de débordement 27, 28 des couver- cles 13, 14. Dans le cas du rotor d'aimant permanent des figures 4 et 5, la compensation des tolérances de lon- gueur axiale entre les segments d'aimant 11 sont ab- sorbées du fait que le couvercle 14 est subdivisé en trois segments de couvercle identiques distincts 141, 142, 143 (figure 5) Chaque segment de couvercle 141, 142, 143 est associé à un segment d'aimant 11 et serre solidement le segment d'aimant 11 avec le couvercle 13 Les segments de couvercle 141 143 sont maintenus d'une part par les extrémités de collet 21, 22 blo- quées du manchon 20 et d'autre part, par une projec- tion de matière synthétique 31 du rotor d'aimant per- manent qui relie également solidairement le manchon 20 à un arbre de rotor 32 La projection de matière syn- thétique 31 remplit les cavités et fentes coaxiales 17, 18 des couvercles 13, 14 ainsi que les intervalles radiaux 33 qui subsistent entre les segments de cou- vercle 141 143. R E V E N D I C A T I O N S 1) Rotor à aimant permanent pour machines électriques notamment pour constituer un rotor immergé dans des pompes à lessive, des pompes à carburant ou analogue, comportant un cylindre de support et plu- sieurs segments d'aimant permanent en forme de coquil- le appliqués sur le cylindre de support, ces segments étant en butée les uns contre les autres dans la di- rection périphérique et étant maintenus sur le cylin- dre de support, solidairement en rotation par l'inter- médiaire d'un dispositif de fixation, rotor caractéri- sé en ce que chaque arête supérieure en forme d'arc opposée au cylindre de support ( 10) sur les faces frontales des segments d'aimant ( 11) est munie d'un chanfrein ( 25, 26) et le dispositif de fixation ( 12) se compose de deux couvercles annulaires ( 13, 14) qui sont emmanchés sur les faces frontales des segments d'aimant ( 11) et dépassent avec un bord de débordement ( 27, 28) adapté à chacun des chanfreins ( 25, 26) par dessus eux ( 25, 26) et en ce que les couvercles annu- laires ( 13, 14) sont fixés en étant bloqués axialement et radialement sur le cylindre de support ( 10). 2) Rotor selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le diamètre extérieur des couvercles annulaires ( 13, 14) frontaux est égal au diamètre ex- térieur des segments d'aimant ( 11). 3) Rotor selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le cylindre de support ( 10) pré- sente à chaque extrémité de cylindre, chaque fois un épaulement annulaire ( 23, 24) prévu à une certaine distance de l'extrémité frontale et la distance axiale des épaulements annulaires ( 23, 24) est égale ou légè- rement inférieure à la longueur axiale des segments d'aimant ( 11) et en ce que les couvercles annulaires ( 13, 14) sont serrés axialement contre les faces fron- tales des segments d'aimant ( 11), au moins un couver- cle annulaire ( 13) étant appliqué par une pression axiale contre un épaulement annulaire ( 23). 4) Rotor selon la revendication 3, caracté- risé en ce que le cylindre de support ( 10) est en for- me de manchon ( 20) ayant à chaque extrémité un collet ( 21, 22) faisant corps et dont l'épaisseur de paroi a été réduite, et qui dépasse axialement les segments d'aimant ( 11), les épaulements annulaires ( 23, 24) étant formés par la jonction du manchon ( 20) et du collet respectif ( 21, 22) et en ce que les ouvertures annulaires centrales ( 15, 16) des couvercles annulai- res ( 13, 14) sont de dimensions légèrement supérieures au diamètre extérieur des collets de manchon ( 21, 22) et en ce que le serrage axial des couvercles annulai- res ( 13, 14) est assuré sur les segments d'aimant ( 11) par blocage des extrémités de collet contre les cou- vercles annulaires ( 13, 14) ou par au moins un rabat- tement partiel des couvercles annulaires ( 13, 14) avec les extrémités de collet. ) Rotor selon la revendication 4, caracté- risé en ce que chaque couvercle annulaire ( 13, 14) possède une gorge ( 17, 18) coaxiale et adjacente à l'ouverture annulaire ( 15, 16) et la longueur axiale des collets de manchon ( 21, 22) est dimensionnée pour que ces collets viennent dans les gorges ( 17, 18) et en ce que le bord de serrage et de rabattement formé par les extrémités de collet dépasse la base de chaque gorge ( 17, 18). 6) Rotor selon l'une des revendications 1 à , caractérisé en ce que pour compenser les tolérances de longueur entre les segments d'aimant ( 11) entre au moins l'une des faces frontales des segments d'aimant ( 11) et la surface annulaire du couvercle annulaire ( 13, 14) opposé à cette surface, il est prévu un élé- ment ayant l'élasticité du ressort ( 29, 30). 7) Rotor selon la revendication 6, caracté- risé en ce que l'élément ayant l'élasticité du ressort est constitué par une couche de matière synthétique ( 29, 30) compressible élastiquement. 8) Rotor selon l'une des revendications 1 à , caractérisé en ce que pour compenser les tolérances de longueur entre les différents segments d'aimant ( 11), au moins un couvercle annulaire ( 14) est subdi- visé en un nombre de segments de couvercle ( 141, 142, 143) correspondant au nombre de segments d'aimant ( 11)