Brevet FR2989541A1 — publié le 20131018

Procédé de magnétisation d'un pôle à aimants permanents d'une machine électrique à plots statoriques démontables et machine électrique L'invention concerne un procédé de magnétisation d'un pôle à aimants permanents d'une machine électrique, la machine électrique comprenant un rotor et un stator modulaire avec un ou plusieurs espaces accueillant des plots statoriques démontables, le rotor comprenant une pluralité de pôles à aimants permanents. En outre, l'invention concerne une machine électrique comprenant un rotor et un stator modulaire, le rotor comprenant une pluralité de pôles à aimants permanents et le stator modulaire comprenant un ou plusieurs espaces pour accueillir des plots statoriques démontables. Il existe plusieurs types de machines électriques synchrones dont un type ayant un rotor avec des pôles à aimants permanents. Dans les années récentes, les aimants permanents sont devenus beaucoup plus puissants grâce à l'usage de nouveaux matériaux. La magnétisation de ces pôles à aimants permanents se réduit au fil du temps. Donc, il est nécessaire de remagnétiser de temps en temps les pôles à aimants permanents de la machine électrique pour rétablir partiellement ou complètement leur magnétisation. La puissance d'une machine électrique avec de pôles à aimants permanents dépend de la magnétisation de ceux-ci. Un opérateur d'une machine électrique est donc intéressé à ce que la magnétisation reste au-dessus d'un certain niveau. Dans l'état de la technique, le rotor comprenant les pôles à aimants permanents est démonté et inséré dans un appareil pour magnétiser le ou les pôle(s) à aimants démagnétisé(s). De tels appareils ont un encombrement important et sont difficilement déplaçables. Dans certains cas, il est même difficile de démonter le rotor. Par exemple dans le cas d'une éolienne, la machine électrique est agencée à une hauteur importante et elle est difficilement accessible. En cas d'éoliennes offshores, un tel démontage génère encore plus de difficultés. En outre, les pôles à aimants permanents démagnétisés, et qu'il convient de remagnétiser, ont souvent une magnétisation résiduelle. Cette magnétisation résiduelle rend leur manipulation difficile. Par exemple, un pôle à aimants permanents avec une magnétisation résiduelle peut s'attacher à n'importe quelle partie de la machine électrique. Aussi, la construction d'une machine électrique neuve avec un rotor ayant des pôles à aimants permanents magnétisés cause des difficultés à cause de la magnétisation des pôles à aimants permanents, car ils tendent à s'attacher aux autres parties de la machine électrique. Le but de la demande est de proposer un procédé de magnétisation d'un pôle à aimants permanents d'une machine électrique et une machine électrique qui facilitent la magnétisation et réduisent le temps de magnétisation. Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, par un procédé de magnétisation d'un pôle à aimants permanents d'une machine électrique, la machine électrique comprenant un rotor et un stator modulaire avec un ou plusieurs espaces accueillant des plots statoriques démontables, le rotor comprenant une pluralité de pôles à aimants permanents, le procédé comprenant les étapes suivantes : - la mise en place de la machine électrique avec un nombre prédéterminé d'espaces libres dépourvus de plots statoriques ; - l'agencement d'un dispositif électromagnétique d'un magnétiseur dans l'un des espaces libres ; - la magnétisation à l'aide du magnétiseur d'au moins l'un des pôles à aimants permanents à magnétiser déjà portés par le rotor ; - le retrait du dispositif électromagnétique du magnétiseur, et - le montage d'un ou des plots statoriques dans le ou les espaces libres. Selon des caractéristiques avantageuses : - la mise en place de la machine électrique comprend le démontage d'un ou des plots statoriques pour libérer le nombre prédéterminé d'espaces pour y agencer le magnétiseur ; - le nombre prédéterminé d'espaces est inférieur à 5, en particulier égal à 1 ou 2 ; - l'agencement du dispositif électromagnétique dans l'espace libre comprend la fixation dudit dispositif par rapport au stator ; - le ou les pôles à aimants permanents à magnétiser ne sont pas démontés du rotor et/ou de la machine électrique ; - la magnétisation comprend une démagnétisation pour ramener le champ magnétique rémanent du pôle à aimants permanents à magnétiser à zéro et ensuite une remagnétisation pour magnétiser le pôle à aimants permanents à une magnétisation prédéterminée ; - le procédé comprend l'étape suivante : la rotation du rotor par rapport au stator pour placer l'un des pôles à aimants permanents à magnétiser à une position angulaire prédéterminée, par exemple en regard du dispositif électromagnétique ; - le dispositif électromagnétique comprend au moins une bobine propre à être parcourue par un courant pour générer un champ magnétique pour la magnétisation d'un pôle à aimants permanents ; et/ou - la ou les bobines sont mobiles et balayent, lors de la magnétisation, la surface du ou des pôles à aimants permanents à magnétiser, en particulier parallèlement à un axe de rotation du rotor. En outre, ces buts sont atteints, conformément à l'invention, par un procédé de fabrication d'une machine électrique, comprenant les étapes suivantes : - la fabrication d'un rotor comprenant une pluralité de pôles à aimants permanents, les pôles à aimants permanents étant démagnétisés ; - le montage du rotor dans un ou autour d'un stator modulaire comprenant une ou plusieurs espaces propre à accueillir des plots statoriques démontables; et - l'exécution des étapes du procédé de magnétisation selon l'invention. En outre, ces buts sont atteints, conformément à l'invention, par une machine électrique comprenant un rotor et un stator modulaire, le rotor comprenant une pluralité de pôles à aimants permanents et le stator modulaire comprenant un ou plusieurs espaces pour accueillir des plots statoriques démontables, caractérisée en ce qu'un dispositif électromagnétique d'un magnétiseur est agencé dans au moins l'un des espaces libérés d'un plot statorique. Selon des caractéristiques avantageuses : - le dispositif électromagnétique comprend au moins une bobine mobile propre à être parcourue par un courant pour générer un champ magnétique pour la magnétisation d'un pôle à aimants permanents et des moyens de guidage propres à guider la ou les bobines par rapport au stator pour balayer la surface d'un pôle à aimants permanents à magnétiser, en particulier parallèlement à un axe de rotation du rotor. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins, qui illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif et dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une machine électrique selon un mode de réalisation de la présente invention ; - la figure 2 est une vue en coupe de la machine électrique de la figure 1 avec deux plots statoriques démontés ; et - la figure 3 est un organigramme d'un procédé selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 est une coupe schématique d'une machine électrique 1. La machine électrique 1 comprend un rotor 10 qui est susceptible de tourner autour d'un axe de rotation X. Le rotor comprend un noyau et une pluralité de pôles à aimants permanents 12a à 12j équirépartis à la périphérie du noyau. Chaque pôle est composé d'une pluralité de blocs d'aimants permanents. Les pôles à aimants permanents sont agencés à la surface extérieure du rotor 10 de telle façon, que des pôles nord et sud sont alternativement agencés sur la circonférence du rotor 10. Par exemple, les pôles à aimants permanents 12a, 12c, 12e, 12g et 12i sont disposés de manière que l'aimantation est dirigée vers l'extérieur et les pôles à aimants permanents 12b, 12d, 12f, 12h et 12j sont disposés de manière que aimantation est dirigée vers l'intérieur de telle sorte à avoir une alternance de pôle nord et sud sur la périphérie du rotor. Le rotor 10 est connecté à un arbre pour transmettre la rotation. En variante, pour une génératrice, la rotation est transmise au rotor 10 via cet arbre. En outre, la machine électrique 1 comprend un stator 20 modulaire qui est agencé autour du rotor 10. Le stator comprend une carcasse non représentée délimitant une pluralité d'espaces 22a à, 221 qui accueillent, dans la machine électrique 1 montée, chacune respectivement un plot statorique 24a à 241. Chaque plot statorique 24a à 241 comprend une bobine 26a à 261 agencée autour d'un noyau de fer 28a à 281. En plus, chaque plot statorique 24a à 241 est démontable individuellement de la carcasse du stator 20 modulaire. Les plots statoriques 24a à 241 sont liés à la carcasse du stator 20 pour former ensemble une partie électrique du stator 20 tel que l'ensemble ainsi formé soit modulable par l'intermédiaire de l'interchangeabilité des plots statoriques. Dans un mode de réalisation, les plots statoriques 24a à 241 sont démontables en groupe de deux ou de trois plots statoriques. Quand la machine électrique 1 fonctionne en mode de moteur, les plots statoriques 24a à 241 sont propres à générer un champ magnétique rotatif pour engendrer une rotation au rotor 10. Quand la machine électrique 1 fonctionne en mode de générateur, la rotation des pôles à aimants permanents 12a à 12j génère un courant dans les bobines 26a à 261 des plots statoriques 24a à 241. Sur la figure 1, la machine électrique 1 comprend douze plots statoriques démontables 24a à 241 et 10 pôles à aimants permanents 12a à 12j. Dans des autres modes de réalisation, la machine électrique comporte un autre nombre de plots statoriques et un autre nombre de pôles à aimants permanents. Les machines électriques à plots sont dimensionnées pour avoir une combinaison fonctionnelle pour la création d'un couple en fonctionnement moteur et/ou une force électromotrice aux bornes des bobines 26a à 261 du stator. Les plots statoriques 24a à 241 sont, dans un mode de réalisation, connectés entre eux pour réaliser une machine électrique polyphasée. Dans un mode de réalisation, la machine électrique 1 est un générateur pour une éolienne. La figure 2 montre sensiblement la même machine électrique 1 avec, par exemple, deux plots statoriques 24a et 24b démontés du stator 20 modulaire. Donc, deux espaces adjacents 22a et 22b sont libérés des plots statoriques. La figure 2 montre en outre un magnétiseur 50. Le magnétiseur comprend un dispositif électromagnétique 52, par exemple un électro-aimant comprenant une ou plusieurs bobines 54. Les bobines sont dans un exemple des bobines d'Helmholtz. La ou les bobines 54 sont propres à être parcourues par un courant important propre à générer un champ magnétique important pour magnétiser un pôle à aimants permanents 12a à 12j de la machine électrique 1. Le dispositif électromagnétique 52 du magnétiseur 50 est monté temporairement dans une partie des espaces 22a, 22b libérés des plots statoriques, par exemple dans l'un des espaces 22a, 22b ou les deux espaces 22a, 22b libres en regard du rotor 10 de la machine électrique 1. Par exemple, le dispositif électromagnétique est relié à la carcasse par l'intermédiaire des fixations des plots statoriques laissés libres par leur démontage de la carcasse. Le magnétiseur 50 comprend en outre une commande 56 pour commander la ou les bobines 54 du dispositif électromagnétique 52. Par exemple, la commande 56 comprend un ou plusieurs condensateurs qui sont propres à générer le courant important pour la magnétisation. Dans un mode de réalisation, la ou les bobines 54 du dispositif électromagnétique sont mobiles parallèlement à l'axe X par rapport au stator 20. A cet effet, le dispositif électromagnétique 52 fixé à la carcasse du stator 20 comporte des moyens de guidage pour que la ou chaque bobine 64 balaye la surface d'un pôle à aimants permanents en face du dispositif électromagnétique 52, ici le pôle à aimants permanents 12a. Dans ce cas, la commande 56 est connectée à un dispositif de guidage dans le dispositif électromagnétique 52 propre à guider la ou les bobines 54. Dans un autre mode de réalisation, la ou les bobine 54 sont fixes par rapport au stator 20. Dans ce cas, la ou les bobines 54 sont propres à magnétiser complètement un pôle à aimants permanents du rotor 10 sans mouvement relatif par rapport au stator 20 pendant la magnétisation. Le dispositif électromagnétique 52 du magnétiseur 50 selon l'invention est démontable de la carcasse du stator 20 et transportable. La figure 3 montre les étapes d'un procédé de magnétisation d'un pôle à aimants permanents selon un mode de réalisation de l'invention. Au début du procédé, la machine électrique 1 comprend le stator 20 modulaire complet, c'est-à-dire avec tous plots statoriques 24a à 241 et le rotor 10 est agencé à l'intérieur du stator 20. C'est la situation montrée sur la figure 1. A l'étape 100, deux plots statoriques adjacents 24a, 24b sont démontés du stator 20 de la machine électrique 1. Alors, seulement un nombre prédéterminé de plots statoriques supérieur ou égal à un et inférieur au nombre de plots statoriques de la machine est démonté de la machine électrique 1. Par exemple, le nombre prédéterminé est inférieur à 5, en particulier égal à 1 ou 2. A l'étape 102, le dispositif électromagnétique 52 du magnétiseur 50 est mis en place dans l'espace 22a libéré par le plot statorique 24a démonté. Le dispositif électromagnétique 52 occupe l'espace 22a et est fixé au stator 20. Cette situation est montrée sur la figure 2. Ensuite, un pôle à aimants permanents 12a à magnétiser est placé en regard du dispositif électromagnétique 52. Dans l'étape 104, le pôle à aimants permanents 12a est magnétisé sans être enlevé de la machine électrique 1 ou du rotor 10. La magnétisation comprend elle-même deux étapes, notamment la démagnétisation du pôle à aimants permanents 12a pour amener son champ magnétique rémanent à zéro, et ensuite la remagnétisation par le dispositif électromagnétique 52 par une imposition d'un champ magnétique suffisamment important. Le champ magnétique est généré par la ou les bobines 54 du dispositif électromagnétique 52 qui sont parcourues par un courant généré, par exemple, par une décharge d'un condensateur à l'intérieur de la commande 56 du magnétiseur 50. Dans le mode de réalisation avec une ou des bobines 54 fixes, la ou les bobines 54 sont agencées de façon que le pôle à aimants permanents 12a à magnétiser est placé en regard d'elles avant l'application des champs magnétique des bobines 54. Dans le mode de réalisation avec une ou des bobines 54 mobiles, elles effectuent un balayage sur la surface du pôle à aimants permanents 12a à magnétiser. L'étape 104 est répétée une ou plusieurs fois si plusieurs pôles à aimants permanents sont à magnétiser. Dans ce cas, les pôles à aimants permanents sont positionnés consécutivement en regard du dispositif électromagnétique 52. Dans l'étape 106, le dispositif électromagnétique 52 est enlevé du stator 20. Ensuite, dans l'étape 108, les plots statoriques 24a, 24b démontés sont mis en place dans leurs espaces respectifs 22a, 22b. Après cette étape, tous les plots statoriques 24a à 241 nécessaires pour le fonctionnement de la machine électrique 1 sont en place dans le stator 20. Donc, les plots statoriques du stator 20 sont à nouveau complets. Le procédé selon l'invention a l'avantage qu'il est plus facile de démonter des plots statoriques d'un stator par rapport à un démontage d'un rotor, surtout dans le cas d'une machine électrique placée dans une nacelle d'une éolienne. Par exemple, les nacelles d'éoliennes ont une hauteur importante, parfois supérieure à 100 mètres. Il est alors possible d'effectuer le procédé sur le site de la machine électrique 1. En outre, à cause de la facilité de la maintenance, la machine électrique 1 a une grande disponibilité car le temps d'intervention est réduit. En variante, lors d'une construction d'une machine électrique 1 nouvelle, le procédé de magnétisation d'un pôle à aimants permanents selon l'invention est modifié. Le procédé comprend dans ce mode de réalisation une étape supplémentaire avant l'étape 100, dans laquelle le rotor 10 comprenant des pôles à aimants permanents non- magnétisés 12a à 12j est placé au sein du stator 20. Ensuite, les étapes 102 à 108 sont exécutées. En variante, dans une mode de réalisation, l'étape 100 peut être non exécutée si la machine électrique 1 est mise en place avec les plots statoriques 24a, 24b démontés, c'est-à-dire avec les espaces 22a, 22b libres. Ce procédé pour la construction d'une machine électrique nouvelle facilite la mise en place du rotor 10 non-magnétisé dans le stator 20 et donc permet un montage plus sécurisé et plus rapide par rapport à un montage d'un rotor avec les pôles à aimants permanents déjà magnétisés. REVENDICATIONS1.- Procédé de magnétisation d'un pôle à aimants permanents (12a) d'une machine électrique (1), la machine électrique comprenant un rotor (10) et un stator (20) modulaire avec un ou plusieurs espaces (22a à 221) accueillant des plots statoriques (24a à 241) démontables, le rotor comprenant une pluralité de pôles à aimants permanents (12a à 12j), le procédé comprenant les étapes suivantes : - la mise en place (100) de la machine électrique avec un nombre prédéterminé d'espaces libres (22a, 22b) dépourvus de plots statoriques ; - l'agencement (102) d'un dispositif électromagnétique (52) d'un magnétiseur (50) dans l'un des espaces libres (22a) ; - la magnétisation (104) à l'aide du magnétiseur (52) d'au moins l'un des pôles à aimants permanents (12a) à magnétiser déjà portés par le rotor (10) ; - le retrait du dispositif (106) électromagnétique (52) du magnétiseur (50), et - le montage (108) d'un ou des plots statorique (24a, 24b) dans le ou les espaces libres (22a, 22b). 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mise en place de la machine électrique comprend le démontage (100) d'un ou des plots statoriques (24a, 24b) pour libérer le nombre prédéterminé d'espaces pour y agencer le magnétiseur. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le nombre prédéterminé d'espaces est inférieur à 5, en particulier égal à 1 ou 2. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agencement du dispositif électromagnétique (52) dans l'espace libre (22a) comprend la fixation dudit dispositif (52) par rapport au stator (20). 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les pôles à aimants permanents (12a) à magnétiser ne sont pas démontés du rotor et/ou de la machine électrique. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la magnétisation (104) comprend une démagnétisation pour ramener le champ magnétique rémanent du pôle à aimants permanents (12a) à magnétiser à zéro et ensuiteune remagnétisation pour magnétiser le pôle à aimants permanents (12a) à une magnétisation prédéterminée. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant l'étape suivante : - rotation du rotor (10) par rapport au stator (20) pour placer l'un des pôles à aimants permanents (12a) à magnétiser à une position angulaire prédéterminée, par exemple en regard du dispositif électromagnétique (52). 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif électromagnétique (52) comprend au moins une bobine (54) propre à être parcourue par un courant pour générer un champ magnétique pour la magnétisation d'un pôle à aimants permanents (12a). 9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la ou les bobines (54) sont mobiles et balayent, lors de la magnétisation (104), la surface du ou des pôles à aimants permanents (12a) à magnétiser, en particulier parallèlement à un axe (X) de rotation du rotor (10). 10.- Procédé de fabrication d'une machine électrique (1), comprenant les étapes suivantes : - la fabrication d'un rotor (10) comprenant une pluralité de pôles à aimants permanents (12a à 12j), les pôles à aimants permanents étant démagnétisés ; - le montage du rotor (10) dans un ou autour d'un stator (20) modulaire comprenant un ou plusieurs espaces (22a, 22b) propre à accueillir des plots statoriques (24a, 24b) démontables; et - l'exécution des étapes du procédé selon l'une des revendications précédentes. 11.- Machine électrique (1) comprenant un rotor (10) et un stator modulaire (20), le rotor comprenant une pluralité de pôles à aimants permanents (12a à 12j) et le stator modulaire comprenant un ou plusieurs espaces (22a à 221) pour accueillir des plots statoriques démontables (24a à 241), caractérisée en ce qu'un dispositif électromagnétique (52) d'un magnétiseur (50) est agencé dans au moins l'un des espaces (22a) libérés d'un plot statorique (24a). 12.- Machine électrique (1) selon la revendication 11, caractérisée en ce que le dispositif électromagnétique (52) comprend au moins une bobine mobile (54) propre à être parcourue par un courant pour générer un champ magnétique pour la magnétisation d'un pôle à aimants permanents (12a) et des moyens de guidage propres à guider la ou les bobines (54) par rapport au stator (20) pour balayer la surface d'un pôle à aimants permanents (12a) à magnétiser, en particulier parallèlement à un axe (X) de rotation du rotor (10).