Brevet FR2979495A1 — publié le 20130301

La présente invention concerne les machines tournantes électriques, et plus particulièrement les carcasses rotoriques (encore appelées masses rotoriques) formées par un paquet de tôles magnétiques superposées. Classiquement, une tôle magnétique de roue polaire d'alternateur 4 pôles a un tracé symétrique, étant construite, comme illustré à la figure 1, autour d'un trou d'arbre 1 centré sur l'axe de rotation du rotor, autour duquel sont disposés quatre corps 2 de pôles orthogonaux qui conduisent le flux magnétique vers le stator. A leur extrémité, ces corps de pôle sont prolongés latéralement chacun par deux cornes polaires 3 qui permettent l'épanouissement du flux magnétique qui va embrasser le stator. La tôle magnétique de roue polaire est préférentiellement obtenue par découpage dans un feuillard d'acier de faible épaisseur (de quelques dixièmes à quelques millimètres). Les tôles sont ensuite empilées pour constituer une carcasse rotorique de la longueur souhaitée. Pour le découpage, deux options sont possibles : la tôle rotor est découpée dans le centre de la tôle stator, ou la tôle rotor est découpée indépendamment de la tôle stator. Souvent, le choix de découpage selon la deuxième option est fait dans le but de maximiser ce que l'on peut qualifier de rendement matière, c'est-à-dire le ratio entre la matière réellement utile aux performances électrotechniques et la matière première 20 consommée. La forme classique de la tôle rotor ne permet pas une imbrication importante de son profil lors du découpage, comme illustré aux figures 2 et 3. Cela contribue pour une large part à la génération de chutes de découpage, et par conséquent, le ratio évoqué ci-dessus reste très inférieur à 1. 25 L'invention vise à limiter les chutes de découpage sans dégradation des performances électrotechniques de la machine. L'invention a ainsi pour objet une carcasse magnétique rotorique pour machine tournante électrique comportant un paquet de tôles magnétiques comportant des pôles pourvus de cornes polaires, qui se caractérise par le fait que le paquet comporte des tôles 30 dont l'un au moins des pôles présente au moins une corne polaire au moins partiellement tronquée, mieux une seule corne polaire. Le paquet peut ainsi comporter des tôles dont les pôles sont munis chacun d'une corne polaire seulement. Avantageusement, tous les pôles des tôles du paquet sont ainsi réalisés, avec seulement une corne polaire par pôle, en respectant de préférence une symétrie axiale au sein de chaque tôle. Le paquet comporte de préférence des tôles dont les cornes polaires associées à un même pôle sont alternativement situées d'un côté et de l'autre du pôle, lorsque l'on se déplace le long de la carcasse. Le paquet peut comporter des tôles identiques disposées de façon retournée ou décalée angulairement, pour qu'un pôle au moins de la carcasse présente une succession de cornes polaires espacées axialement, de préférence une corne polaire une tôle sur deux le long d'un pôle. La carcasse peut comporter au moins une tôle ayant deux pôles adjacents pourvus chacun d'une seule corne polaire, ces deux pôles adjacents ayant leur cornes polaires dirigées vers le même espace interpolaire. Mieux, toutes les tôles de la carcasse sont ainsi réalisées. Le nombre de pôles peut être de quatre ou être différent de quatre. L'invention a encore pour objet un procédé de découpage d'un feuillard magnétique en vue de réaliser les tôles d'une carcasse magnétique, notamment telle que définie ci-dessus, dans lequel les tôles sont découpées dans le feuillard en imbriquant au moins deux tôles de manière à ce qu'un pôle d'une tôle soit engagé dans un espace interpolaire de l'autre tôle ne comportant aucune corne polaire. Le fait de tronquer selon l'invention une partie de la géométrie de la tôle rotor permet d'optimiser son imbrication lors du découpage, et ainsi augmenter le rendement matière. La solution proposée permet néanmoins de reconstituer le profil conventionnel (observé selon l'axe de rotation) du rotor lors de la phase d'empilage des tôles de la carcasse rotorique, et de ne pas affecter outre mesure les performances électrotechniques. Grâce à l'invention, on peut réduire la consommation de matière nécessaire au découpage du rotor et dans des exemples de réalisation, l'économie de matière peut atteindre 25 % environ. Les cornes polaires sont globalement présentes sur la longueur de l'empilage, par exemple à raison d'une tôle sur deux comme mentionné plus haut. Cela permet de conserver grâce aux cornes présentes la fonction mécanique de maintien des bobinages. Concernant les fonctions électrotechniques des cornes, le fait qu'elles soient 5 moins nombreuses, du fait par exemple d'alterner leur présence une tôle sur deux le long d'un pôle de la carcasse, réduit la capacité de conduction magnétique de ces zones. Le niveau de densité de fer reste néanmoins suffisant pour assurer un passage du flux vers le stator. On maintien donc l'effet recherché de l'épanouissement polaire. La réduction de la densité de fer dans les cornes contribue aussi à réduire l'effet perturbateur de réaction 10 d'induit du stator vers le rotor. Ces deux effets combinés font que les performances du circuit magnétique ainsi obtenu peuvent être finalement sensiblement meilleures qu'un circuit qui classiquement comporte des cornes complètes. Il en résulte qu'avec des cornes alternées, et toutes choses égales par ailleurs vu du stator, le besoin en courant de magnétisation du rotor est plus faible qu'avec des cornes polaires classiquement continues 15 le long de la carcasse. On peut aussi noter que ce type de découpage et d'empilage augmente de façon non négligeable la surface d'échange entre le rotor et le flux d'air qui circule dans la machine, avec les potentiels effets bénéfiques que cela représente en matière de refroidissement du rotor. 20 L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - les figures 1 à 3, précédemment décrites, illustrent l'art antérieur, la figure 4 représente un exemple d'assemblage de deux tôles rotoriques 25 selon l'invention, - la figure 5 illustre la possibilité d'imbriquer les deux tôles lors de la découpe du feuillard, - la figure 6 représente isolément une tôle rotorique selon l'invention, et - la figure 7 représente une carcasse rotorique selon l'invention. 30 Une carcasse rotorique selon l'invention comporte, comme illustré à la figure 7, un paquet de tôles magnétiques 4 assemblées, dont l'une d'elles est représentée isolément à la figure 4. Conformément à un exemple préféré de mise en oeuvre de l'invention, chaque tôle 4 comporte des pôles qui ne comportent chacun qu'une seule corne polaire 3, le pôle présentant du côté opposé à la corne polaire 3 un bord rectiligne 5 qui s'étend jusqu'à la périphérie radialement extérieure 6 du pôle. Deux pôles adjacents ont leurs cornes polaires 3 dirigées vers un même espace interpolaire 7 tandis que les bords 5 dépourvus de cornes polaires délimitent un autre espace interpolaire 8. Une tôle 4 présente dans l'exemple illustré à quatre pôles, deux espaces interpolaires 7 diamétralement opposés et deux autres espaces interpolaires 8, également diamétralement opposés. Les bords rectilignes 5 se rejoignent à proximité du trou 1 tandis que du côté où les cornes polaires 3 sont présentes le corps de pôle s'élargit pour former un épaulement 11 servant d'appui à un bobinage monté sur la carcasse. Les deux épaulements 11 consécutifs définissent une extension 13 qui fait saillie dans l'espace interpolaire 7. L'absence de corne polaire 3 peunet d'imbriquer davantage à la fabrication les 15 tôles 4, comme on peut le voir à l'examen comparé des figures 3 et 5. Lors de la découpe, le corps 2 d'un pôle s'engage dans l'espace interpolaire 8 dépourvu de cornes polaires de la tôle avec laquelle ce corps de pôle 2 est imbriqué. On gagne ainsi en compacité lors du découpage des tôles dans le feuillard. Dans la carcasse rotorique formée par l'assemblage des tôles, on observe le 20 long d'un pôle de la carcasse la présence d'une corne polaire 3 toutes les deux tôles, ce qui fait que globalement la carcasse présente le même profil, lorsqu'observée selon son axe de rotation, qu'une carcasse conventionnelle. Les extensions 13 alternent dans la direction axiale, tout comme les cornes polaires 3. L'invention n'est pas limitée à l'exemple qui vient d'être décrit. L'invention 25 s'étend à d'autres polarités et à d'autres types de machines électriques tournantes, moteurs ou alternateurs. L'expression « comportant un » doit se comprendre comme étant synonyme de « comportant au moins un » sauf si le contraire est spécifié. REVENDICATIONS1. Carcasse magnétique rotorique pour machine tournante électrique, comportant un paquet de tôles magnétiques comportant des pôles pourvus de cornes polaires (3), carcasse caractérisée par le fait que le paquet comporte des tôles dont l'un au moins des pôles présente au moins une corne polaire au moins partiellement tronquée, mieux une seule corne polaire (3). 2. Carcasse selon la revendication 1, le paquet comportant des tôles dont les pôles sont munis chacun d'une corne polaire (3) seulement. 3. Carcasse selon l'une des revendications précédentes, le paquet comportant des tôles dont les cornes polaires (3) associées à un même pôle sont alternativement situées d'un côté et de l'autre du pôle. 4. Carcasse selon quelconque des revendications précédentes, le paquet comportant des tôles identiques disposées de façon retournée ou décalée angulairement pour qu'un pôle au moins présente le long de la carcasse une succession de cornes polaires espacées axialement. 5. Carcasse selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une tôle ayant deux pôles adjacents pourvus chacun d'une seule corne polaire, ces deux pôles adjacents ayant leur cornes polaires (3) dirigées vers le même espace interpolaire (7). 6. Carcasse selon quelconque des revendications précédentes, le nombre de pôles étant de 4. 7. Procédé de découpage d'un feuillard magnétique en vue de réaliser une carcasse magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les tôles sont découpées dans le feuillard en imbriquant au moins deux tôles de manière à ce qu'un pôle d'une tôle soit engagé dans un espace interpolaire (8) de l'autre tôle, cet espace interpolaire (8) ne comportant aucune corne polaire. 8. Tôle magnétique destinée à la fabrication d'une carcasse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant au moins un pôle présentant au moins une corne polaire au moins partiellement tronquée, mieux une seule corne polaire (3).. Tôle selon la revendication 8, présentant deux espaces interpolaires (8) délimités par des bords (5) de pôles dépourvus de cornes polaires, les deux espaces interpolaires (8) étant diamétralement opposés. 10. Tôle selon la revendication 9, présentant deux espaces interpolaires (7) délimités par des bords de pôles présentant chacun une corne polaire (3), les deux espaces interpolaires (7) étant diamétralement opposés, des extensions (13) faisant saillie dans chacun de ces espaces interpolaires (7) pour servir d'appui à un bobinage disposé sur la carcasse.10