Brevet FR2932620A1 — publié le 20091218

La présente invention se rapporte à un générateur magnétique pourvu d'un rotor équipé d'un aimant sur l'intérieur d'un stator équipé d'un bobinage, et plus particulièrement à un petit générateur pour un moteur à usage général. Des moteurs à usage général sont principalement des moteurs à essence ayant une bougie d'allumage. Un générateur est prévu sur un moteur à usage général du fait d'une nécessité de délivrer de l'énergie à une bougie d'allumage et d'autres composants électriques. Puisque les moteurs à usage général sont généralement petits, des petits générateurs sont également utilisés, comme cela est décrit dans la publication de demande de brevet japonais soumise à l'inspection publique n° 2007-6594 (JP 2007-6594 A). La figure 5 montre un générateur décrit dans le document JP 2007-6594 A. Un générateur 100 a un stator pourvu d'un bobinage 102, et un rotor pourvu d'un aimant 101 qui tourne par rapport au stator. Un volant d'inertie 104 est monté sur une extrémité d'un vilebrequin 103. Le volant d'inertie 104 a un arbre de moyeu 105 monté sur la partie conique du vilebrequin 103, une partie de disque 106 qui s'étend radialement vers l'extérieur de l'arbre de moyeu 105, et une partie de masse extérieure 107 formée d'un seul tenant avec la circonférence extérieure de la partie de disque 106. Puisque la partie de masse extérieure 107 présente une masse importante et est distante du centre (centre de rotation) du vilebrequin 103, le moment d'inertie (le moment d'inertie est proportionnel à la masse x distance2) est également important, et l'effet de volant d'inertie est considérable. L'aimant 101 est prévu sur la partie de masse extérieure 107. Pour cette raison, l'aimant 101 est un aimant annulaire ayant un grand diamètre. L'aimant 101 est monté sur la partie de masse extérieure 107 grâce à des supports 108, 108. Un noyau en fer en forme de disque 111 entouré par le bobinage 102 est fixé sur un carter moteur 113 par des boulons 112, 112. Lorsque le vilebrequin 103 tourne, une 10 génération électrique commence du fait que l'aimant 101 tourne par rapport au bobinage 102. L'aimant 101 doit être monté sur la partie de masse extérieure 107 et maintenu en place par les supports 108 des deux côtés. Les supports 108 sont 15 nécessaires pour empêcher l'aimant 101 d'être séparé de la partie de masse extérieure 107 par des vibrations. Toutefois, l'aimant 101 est monté sur la partie de masse extérieure 107 et le support 108 est monté ensuite, ce qui rend plus complexe le montage de 20 l'aimant. Un processus de montage complexe a pour résultat un plus grand nombre d'étapes d'assemblage et est indésirable. Au vu de cela, un processus simplifié pour le montage de l'aimant est nécessaire. L'aimant 101 a un grand diamètre, et donc une 25 masse plus grande, ce qui rend le générateur magnétique 100 gros et lourd. Considérant que le générateur est fixé sur un petit moteur à usage général, une réduction de la taille et du poids du générateur est recherchée. C'est par conséquent un but de la présente 30 invention que de procurer un générateur petit et léger dans lequel un aimant peut facilement être monté. Selon la présente invention, il est prévu un générateur magnétique qui comporte : un rotor ayant une culasse rotative de forme annulaire et un aimant monté d'un seul tenant sur une surface circonférentielle extérieure de la culasse ; et un stator ayant un bobinage espacé d'une distance prédéterminée à l'extérieur d'une surface circonférentielle extérieure de l'aimant. L'aimant est ainsi formé à l'avance d'un seul tenant avec la culasse selon la présente invention. La culasse peut être facilement fixée sur un corps rotatif tel qu'un volant d'inertie. Pour cette raison, l'aimant est très facile à monter. De même, l'aimant est enfermé dans un bobinage. En d'autres termes, l'aimant a un petit diamètre puisque le rotor est disposé sur l'intérieur du stator, et la partie principale du rotor est l'aimant. L'aimant est par conséquent petit et léger. Il est ainsi possible de procurer un générateur magnétique petit et léger dans lequel un aimant peut facilement être monté. Dans une forme de réalisation préférée, le générateur est conçu pour une utilisation avec un moteur à usage général alors que la culasse est montée sur un arbre de moyeu d'un volant d'inertie monté sur un vilebrequin. Le bobinage peut être monté sur un carter moteur. Le volant d'inertie a un grand diamètre extérieur, mais l'arbre de moyeu a un petit diamètre. Puisque la culasse est montée sur un tel arbre de moyeu de petit diamètre, le générateur magnétique est petit. Un moteur à usage général pourvu d'un tel petit générateur magnétique peut facilement être rendu petit et léger. De préférence, la culasse a un flasque de forme annulaire monté sur une surface circonférentielle intérieure de celle-ci, et le rotor est conçu pour être monté sur l'arbre de moyeu d'un corps rotatif au moyen du flasque. Le montage du rotor sur le corps rotatif est par conséquent simplifié. De manière souhaitable, l'arbre de moyeu a une partie étagée sur une face d'extrémité alors que le rotor est monté dans la partie étagée de l'arbre de moyeu par l'intermédiaire d'un trou central formé dans le flasque. Le mouvement du rotor dans une direction radiale est par conséquent réduit par la partie étagée, et le rotor peut être monté de façon stable sur l'arbre de moyeu. L'aimant peut être monté d'un seul tenant à l'avance sur la surface circonférentielle extérieure de la culasse grâce à un adhésif. Le montage du rotor sur l'arbre de moyeu est par conséquent simplifié. Certaines formes de réalisation préférées de la présente invention vont être décrites en détail ci-dessous, à titre d'exemple seulement, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 est une vue éclatée d'un 20 générateur magnétique selon une forme de réalisation de la présente invention ; La figure 2 est une vue dans la direction de la ligne 2-2 ; La figure 3 est une vue dans la direction de 25 la ligne 3-3 ; La figure 4 est une vue en coupe montrant une manière selon laquelle le générateur magnétique de la figure 1 est monté sur un moteur à usage général ; et La figure 5 une vue en coupe montrant 30 l'agencement d'un générateur conventionnel. Comme cela est représenté dans la figure 1, un générateur magnétique 10 a un rotor 20 et un stator 40. Le rotor 20 a une culasse annulaire 21, un flasque 22 s'étendant le long de la surface circonférentielle intérieure de la culasse 21, et un aimant 23 monté sur et intégré à la surface circonférentielle extérieure de la culasse 21 grâce à un adhésif ou équivalent. Une partie étagée (avec épaulement) 27 correspondant à un trou central 26 du flasque 22 est formée sur un arbre de moyeu 25 d'un volant d'inertie (corps rotatif) 24. Le flasque 22 est placé contre l'arbre de moyeu 25 en montant la partie étagée 27 dans le trou central 26. Des vis 29, 29 sont ensuite passées à travers des trous de vis 28, 28 du flasque 22 et sont vissées dans des parties taraudées 31, 31 prévues dans l'arbre de moyeu 25 du volant d'inertie 24, ce qui rend possible le fait de monter facilement l'aimant 23 sur le corps rotatif qui est le volant d'inertie 24. Puisque la partie étagée 27 est formée par usinage, le diamètre de la partie étagée 27 peut être fini avec une précision élevée. Le trou central 26 du flasque 22 est également fini avec une précision élevée par usinage. Le simple montage du flasque 22 sur la partie étagée 27 permet au rotor 20 d'être assemblé avec précision sur le volant d'inertie 24. Puisque le flasque 22 est monté sur la partie étagée 27, le flasque 22 est retenu de façon stable sur la partie étagée 27 même lorsqu'une force centrifuge est appliquée sur le rotor 20, et il n'y a pas de risque que le rotor 20 se déplace dans une direction radiale. Il en résulte qu'un espacement constant peut être maintenu entre la surface circonférentielle extérieure de l'aimant 23 et la surface circonférentielle intérieure d'un noyau en fer 41, et de l'énergie peut être générée comme cela est exigé. L'aimant 23 peut être obtenu, par exemple, en mettant en forme un mélange d'environ 50% en masse d'une poudre magnétique et d'un solvant et d'environ 50% en masse d'une poudre de résine dans un moule, en séchant le mélange, et en soumettant le mélange séché à une orientation magnétique, un frittage et une magnétisation. Le processus de magnétisation implique l'alignement de manière alternée des pôles Nord et Sud. N'importe quel procédé peut être utilisé pour fabriquer l'aimant 23, et un aimant fabriqué par un procédé couramment connu peut être utilisé. Le stator 40 a un noyau en fer toroïdal 41 composé en stratifiant une multiplicité de tôles minces d'acier au silicium, une bobine 42 montée afin de maintenir le noyau en fer 41, des bobinages 43, 43 enroulés de manière serrée sur la bobine 42, et des tubes 44, 44 montés à travers le noyau en fer 41. Le stator 40 est fixé sur un carter moteur 46, qui est un corps fixe, en faisant passer des vis 45, 45 à travers les tubes 44, 44 et en vissant les vis dans des parties taraudées 47, 47 prévues dans le carter moteur 46. Dans le bobinage 43 douze bobinages (huit grands bobinages 43L et quatre petits bobinages 43S) sont alignés avec un pas régulier de façon à enfermer l'aimant 23 représenté par le trait en pointillés dans la figure 2. Le noyau en fer 41 est fixé par les quatre vis 45. L'aimant 23 enfermé par un tel noyau en fer 41 est suffisamment petit. Comme cela est représenté dans la figure 3, le volant d'inertie 24 a une partie de disque 32 qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis l'arbre de moyeu central 25, et une partie de masse extérieure 33 formée d'un seul tenant avec la circonférence extérieure de la partie de disque 32. Puisque la partie de masse extérieure 33 a une masse importante et est distante du centre de rotation 34, le moment d'inertie est également important et l'effet de volant d'inertie est considérable. Le rotor 20 est fixé par deux vis 29, 29 sur l'arbre de moyeu central 25. L'aimant 23 et la culasse 21, qui sont les composants principaux du rotor 20, sont des anneaux disposés de façon à enfermer le centre de rotation 34. Si l'on se réfère à la figure 4, un vilebrequin 53 est supporté de façon rotative dans un carter moteur 46 par l'intermédiaire d'un roulement 51 et d'un joint d'étanchéité 52 dans un moteur à usage général 50, et une extrémité de ce vilebrequin 53 dépasse du carter moteur 46. Avant que le volant d'inertie 24 soit monté sur le vilebrequin 53, le stator 40 est fixé sur le carter moteur 46 par des vis 45, 45. De même, le rotor 20 est fixé sur le volant d'inertie 24 à l'avance grâce aux vis 29, 29. Comme étape essentielle du montage d'un arbre conique 54 dans un trou conique 55 de l'arbre de moyeu 25, le volant d'inertie 24 est monté sur l'arbre conique 54. Le volant d'inertie 24 est alors fixé sur le vilebrequin 53 en utilisant une clavette 56, une rondelle 57 et un écrou 58. Un moteur à usage général 50 pourvu d'un générateur magnétique 10 tel que celui représenté dans le dessin peut ainsi être obtenu. Le volant d'inertie 24 a un diamètre extérieur important, mais l'arbre de moyeu 25 a un petit diamètre. Puisque la culasse 21 est montée sur un tel arbre de moyeu de petit diamètre 25, le générateur magnétique 10 est petit. Un moteur à usage général 50 pourvu d'un tel petit générateur magnétique 10 peut facilement être rendu plus petit et plus léger. 8 L'aimant 23 est formé à l'avance d'un seul tenant avec la culasse 21 dans l'unité du générateur magnétique 10 également. La culasse 21 peut facilement être fixée sur un corps rotatif tel que le volant d'inertie 24. Pour cette raison, l'aimant 23 est très facile à monter. L'aimant 23 est enfermé dans le bobinage 43. Plus spécialement, le bobinage 43 est disposé à l'extérieur de la surface circonférentielle extérieure de l'aimant 23 avec un espacement prédéterminé. En d'autres termes, l'aimant 23 a un petit diamètre puisque le rotor 20 est disposé à l'intérieur du stator 40, et la partie principale du rotor 20 est l'aimant 23. L'aimant 23 est par conséquent petit et léger. Le générateur magnétique de la présente invention est approprié pour un petit moteur à usage général mais peut également être utilisé dans des moteurs pour véhicules ou des machines industrielles, et l'application du générateur peut être choisie librement. Dans la forme de réalisation, la culasse de support d'aimant est montée sur l'arbre de moyeu du volant d'inertie en utilisant un flasque et des vis, mais puisque la culasse peut être montée sur l'arbre de moyeu par montage à la presse, rivetage ou collage, n'importe quel procédé peut être utilisé pour monter la culasse. En outre, le volant d'inertie est l'objet sur lequel la culasse est montée, mais tant que la culasse est montée sur un corps rotatif, n'importe quel corps rotatif peut être utilisé. REVENDICATIONS1. Générateur magnétique (10), caractérisé en ce qu'il comporte : un rotor (20) ayant une culasse rotative de forme annulaire (21) et un aimant (23) monté d'un seul tenant sur une surface circonférentielle extérieure de la culasse ; et un stator (40) ayant un bobinage (43) espacé 10 d'une distance prédéterminée à l'extérieur d'une surface circonférentielle extérieure de l'aimant. 2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur est conçu pour une 15 utilisation avec un moteur à usage général, la culasse (21) est montée sur un arbre de moyeu (25) d'un volant d'inertie (24) qui est à son tour monté sur un vilebrequin (53), et en ce que le bobinage (43) est monté sur un carter moteur (46). 20 3. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la culasse (21) a un flasque de forme annulaire (22) monté sur une surface circonférentielle intérieure de celle-ci, et le rotor 25 (20) est prévu pour être monté sur l'arbre de moyeu (25) d'un corps rotatif (24) au moyen du flasque. 4. Générateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'arbre de moyeu (25) a une 30 partie étagée (27) sur une face d'extrémité, et le rotor (20) est monté dans la partie étagée de l'arbre de moyeu par l'intermédiaire d'un trou central (26) formé dans le flasque (22). 5. Générateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'aimant (23) est monté d'un seul tenant à l'avance sur la surface circonférentielle extérieure de la culasse (21) grâce à un adhésif.