Brevet FR3030924A1 — publié le 20160624

TITRE MACHINE ELECTRIQUE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne une machine électrique à réluctance variable. Plus particulièrement, l'invention concerne une machine à reluctance variable pour application, en tant que moteur électrique, dans un véhicule automobile, notamment pour un compresseur électrique de suralimentation. La présente invention concerne également un compresseur électrique de suralimentation pour véhicule automobile, comportant un tel moteur électrique à reluctance variable. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Il est connu de mettre en oeuvre un compresseur électrique de suralimentation (en anglais « electric supercharger ») dans un circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. Un tel compresseur électrique de suralimentation est classiquement mis en oeuvre dans la ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion thermique d'un véhicule automobile, en amont ou en aval d'un turbocompresseur. En variante, ou au surplus comme décrit dans la demande de brevet français publiée sous le numéro FR 2 991 725 A1, un tel compresseur peut être mis en oeuvre sur une ligne de recirculation des gaz d'échappement du moteur à combustion interne. Le compresseur de suralimentation électrique comporte de manière classique une roue destinée à comprimer l'air entrant dans le compresseur et un moteur électrique pour entraîner la roue en rotation. À la différence des turbocompresseurs, entrainés par les gaz d'échappement, le compresseur électrique de suralimentation présente un temps de réponse très court car il fonctionne avec un moteur électrique. Ceci permet de renforcer le couple du moteur à combustion interne à bas régime, de compenser le temps de réponse du turbocompresseur et d'améliorer les accélérations du véhicule automobile sur lequel est monté le moteur à combustion interne muni du compresseur électrique de suralimentation. Il est connu d'utiliser, en tant que moteur électrique du compresseur électrique de suralimentation, une machine électrique à réluctance variable comportant : un stator délimitant un espace intérieur, un rotor s'étendant dans l'espace intérieur du stator et destiné à tourner autour d'un axe de rotation, le stator comportant au moins deux paires de dents statoriques oposées par rapport à l'axe de rotation, et le rotor comportant au moins une paire de dents rotoriques opposées par rapport à l'axe de rotation, - pour chaque paire de dents statoriques, au moins une bobine enroulée autour d'une dent statorique respective, la ou les bobines de chaque paire de dents statoriques étant destinées à générer un flux magnétique se propageant d'une dent statorique de la paire à l'autre. Un moteur électrique à réluctance variable classique présente comme inconvénient de fournir un couple moteur qui varie fortement de manière ondulatoire en fonction de la position angulaire du rotor. Cette variation du couple moteur implique des vibrations mécaniques qui rendent le moteur électrique bruyant, ce qui peut nuire au confort du conducteur du véhicule automobile. En outre, notamment du fait du régime auquel est utilisée une telle machine électrique, un tel compresseur est bruyant, c'est-à-dire qu'il produit des vibrations sonores non négligeables dans l'intervalle de fréquence de 20 Hz à 20 000 Hz. Une solution possible pour pallier ce problème est de commander les courants de phase pour éviter les pics de flux magnétique. Cependant, cette solution nécessite de mettre en oeuvre des stratégies de commande complexes. L'invention a pour but de proposer une configuration de machine électrique à réluctance variable permettant de limiter les pics de flux magnétique dans le rotor et donc le bruit de la machine électrique. RÉSUMÉ DE L'INVENTION À cet effet, il est proposé une machine électrique, en particulier moteur électrique, à réluctance variable comportant : un stator délimitant un espace intérieur, un rotor s'étendant dans l'espace intérieur du stator et destiné à tourner autour d'un axe de rotation, le stator comportant au moins deux paires de dents statoriques oposées par rapport à l'axe de rotation, et le rotor comportant au moins une paire de dents rotoriques opposées par rapport à l'axe de rotation, pour chaque paire de dents statoriques, au moins une bobine enroulée autour d'une dent statorique respective, la ou les bobines de chaque paire de dents statoriques étant destinées à générer un flux magnétique se propageant d'une dent statorique de la paire à l'autre, caractérisée en ce que la machine électrique comporte en outre : une ou plusieurs pièces de dérivation de flux magnétique destinées, pour chaque paire de dents statoriques et lorsque la ou les bobines de la paire de dents statoriques génèrent un flux magnétique, à capter une première partie du flux magnétique pour qu'elle se propage d'une dent statorique à l'autre en évitant le rotor, tandis qu'une deuxième partie du flux magnétique se propage d'une dent statorique à l'autre en passant par une paire de dents rotoriques pour appliquer un couple moteur au rotor. De façon optionnelle, la ou les pièces de dérivation comportent un cylindre fixé à des faces d'extrémité des dents statoriques. De façon optionnelle également, le moteur électrique comporte au moins une paire de dents rotoriques et la ou les pièces de dérivation comportent un cylindre fixé à des faces d'extrémité des dents rotoriques. De façon optionnelle également, la ou les pièces de dérivation comportent des pièces de dérivation reliant des faces latérales de respectivement deux dents statoriques successives. De façon optionnelle également, la ou les pièces de dérivation comportentdes pièces de dérivation reliant des faces latérales de respectivement deux dents rotoriques successives. De façon optionnelle également, la ou les pièces de dérivation sont en matériau ferromagnétique. De façon optionnelle également, la ou les pièces de dérivation présentent une perméabilité relative maximale comprise entre 500 et 2 000. L'invention concerne en outre un compresseur électrique de suralimentation pour véhicule automobile, comportant un moteur électrique selon l'invention. DESCRIPTION DES FIGURES Un mode de réalisation de l'invention va à présent être décrit à titre d'exemple uniquement, en référence aux figures suivantes. La figure 1 est une vue en coupe d'un premier moteur électrique selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe d'un deuxième moteur électrique selon l'invention. La figure 3 est une vue en coupe d'un troisième moteur électrique selon l'invention. La figure 4 est une vue en coupe d'un quatrième moteur électrique selon l'invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE En référence à la figure 1, un premier moteur électrique 100 selon l'invention va à présent être décrit. Le moteur électrique 100 est un moteur électrique à réluctance variable. Le moteur électrique 100 comporte un stator 102 et un rotor 104 destiné à tourner par rapport au stator 102 autour d'un axe de rotation 106. Le stator 102 comporte un cadre 108 ayant une forme cylindrique autour de l'axe de rotation 106. Le stator 102 comporte en outre au moins deux paires de dents statoriques 110, 114 et 112, 116 se projetant radialement depuis le cadre 108 en direction de l'axe de rotation 106. Les dents statoriques 110, 112, 114, 116 sont réparties angulairement de manière uniforme autour de l'axe de rotation 106, et chaque paire comporte deux dents statoriques 110, 114 et 112, 116 à l'opposée l'une de l'autre par rapport à l'axe de rotation 106. Les deux dents statoriques 110, 114 et 112, 116 d'une même paire sont symétriques par rapport à l'axe de rotation 106. En outre, chaque dent statorique 110, 114, 112, 116 est symétrique par rapport à une droite médiane passant par l'axe de rotation 106. Le moteur 100 comporte en outre, pour chaque paire de dents statoriques 110, 114 et 112, 116, au moins une bobine 118, 120, 122, 124 enroulée autour d'une des dents statoriques 110, 112, 114, 116 de la paire. Dans l'exemple décrit, une bobine 118, 120, 122, 124 est enroulée autour de chaque dent statorique 110, 112, 114, 116. La ou les bobines 118, 120, 122, 124 de chaque paire de dents statoriques 110, 112, 114, 116 sont destinées à être parcourues par un courant de phase et à générer ainsi un flux magnétique se propageant d'une dent statorique de la paire à l'autre. Le rotor 104 s'étend dans le stator 102 et comporte au moins une paire de dents rotoriques 126, 128 se projetant radialement à l'opposé de l'axe de rotation 106. Les dents rotoriques 126, 128 sont réparties uniformément autour de l'axe de rotation 106, et chaque paire comporte deux dents rotoriques 126, 128 à l'opposée l'une de l'autre par rapport à l'axe de rotation 106. De manière générale, le moteur comporte de préférence plus de paires de dents statoriques que de paire(s) de dents rotoriques. Par exemple, le moteur comporte entre deux et six paires de dents statoriques, et de manière très préférée trois paires de dents statoriques. Le stator 102 et le rotor 104 sont en matériau ferromagnétique et présente de préférence une perméabilité relative maximale supérieure à 10 000. Le moteur électrique 100 comporte en outre une pièce de dérivation 130 de flux magnétique. Dans l'exemple décrit, la pièce de dérivation 130 est un cylindre s'étendant autours de l'axe de rotation 106, dans un entrefer entre les dents statoriques et les dents rotoriques. De préférence, le cylindre est à base circulaire et centré sur l'axe de rotation 106. La pièce de dérivation 130 est fixée à une face d'extrémité de chaque dent statorique 110, 112, 114, 116. Ainsi, la pièce de dérivation 130 se situe à l'avant des bobines 118, 120, 122, 124, c'est-à-dire du côté des bobines 118, 120, 122, 124 qui est à l'opposé du cadre 108. La pièce de dérivation 130 est en matériau ferromagnétique et présente de préférence une perméabilité relative maximale comprise entre 500 et 2 000. Le fonctionnement du moteur électrique 100 va à présent être décrit. Lorsqu'un courant de phase est généré dans la ou les bobines d'une paire de dents statoriques 110, 114 ou 112, 116, ce courant de phase génère un flux magnétique se propageant d'une dent statorique 110 ou 112 de la paire à l'autre dent statorique 114 ou 116 de la paire. La pièce de dérivation 130 capte une première partie 132 du flux magnétique pour que cette première partie 132 se propage d'une dent statorique 110 ou 112 de la paire à l'autre en évitant le rotor 104. En même temps, une deuxième partie 134 du flux magnétique se propage d'une dent statorique 110 ou 112 de la paire à l'autre en passant par le rotor 104. La deuxième partie 134 de flux magnétique passant dans le rotor 104 applique un couple moteur à ce dernier ayant tendance à faire s'aligner la paire de dents rotoriques 126, 128 avec la paire de dents statoriques 110, 114 ou 112, 116 considérée. Ainsi, en commandant successivement l'alimentation des bobines de chaque paire de dents statoriques 110, 114 et 112, 116, il est possible d'entraîner en rotation le rotor 104, le couple étant produit par la tendance du rotor 104 à se positionner de façon que la réluctance entre une dent statorique et une dent rotorique soit minimum, c'est-à- dire que l'entrefer entre ces dents rotoriques et statoriques soit minimal. Comme cela est connu en soi, le flux magnétique reboucle en passant par le cadre 108 du stator 102. Grâce à la présence de la pièce de dérivation 130, une partie 132 du flux magnétique générée par la ou les bobines ne passe pas par le rotor 104. La proportion de la première partie 132 de flux magnétique par rapport à la deuxième partie 134 de flux magnétique dépend de l'intensité du flux magnétique et donc du courant dans les bobines. Généralement, lorsque le flux magnétique est faible, la première partie 132 ne représente qu'une petite fraction du flux magnétique. En revanche, lorsque le flux magnétique est fort, certaines parties du rotor 104 peuvent saturer et faire augmenter la réluctance du rotor 104, de sorte qu'une fraction plus importante du flux magnétique passe dans la première partie 132. Ainsi, la pièce de dérivation 130 permet de réduire les pics de flux magnétique passant dans le rotor 104 et donc les pics de couple appliqué au rotor 104. En conséquence, les vibrations mécaniques du moteur électrique 100 sont diminuées. De préférence, la pièce de dérivation 130 est configurée pour ne pas capter en moyenne plus de 5% du flux magnétique, mais pouvant atteindre ponctuellement et/ou localement en pic une prise de flux de 20% à 30%. En référence à la figure 2, un deuxième moteur électrique 200 selon l'invention va à présent être décrit. Les éléments communs avec le moteur électrique 100 de la figure 1 seront repérés par les mêmes signes de référence et ne seront pas décrits à nouveau. Le moteur électrique 200 comporte, à la place de la pièce de dérivation 130 de la figure 1, une pièce de dérivation 202 de flux magnétique qui est un cylindre s'étendant autours de l'axe de rotation 106, dans un entrefer entre les dents statoriques et les dents rotoriques. La pièce de dérivation 202 est fixée à une face d'extrémité de chaque dent rotorique 126, 128. Le fonctionnement du moteur électrique 200 est similaire à celui du moteur électrique 100. En référence à la figure 3, un troisième moteur électrique 300 selon l'invention va à présent être décrit. Les éléments communs avec le moteur électrique 100 de la figure 1 seront repérés par les mêmes signes de référence et ne seront pas décrits à nouveau. Le moteur électrique 200 comporte, à la place de la pièce de dérivation 130 de la figure 1, plusieurs pièces de dérivation 302, 304, 306, 308 ayant chacune une forme de paroi cylindrique et reliant chacune des faces latérales de respectivement deux dents statoriques 110, 112, 114, 116 successives. Ainsi, les pièces de dérivation 302, 304, 306, 208 sont fixées à ces faces latérales à l'avant des bobines 118, 120, 122, 124, c'est-à-dire du côté des bobines 118, 120, 122, 124 qui est à l'opposé du cadre 108. En référence à la figure 4, un quatrième moteur électrique 400 selon l'invention va à présent être décrit. Les éléments communs avec le moteur électrique 100 de la figure 1 seront repérés par les mêmes signes de référence et ne seront pas décrits à nouveau. Le moteur électrique 200 comporte, à la place de la pièce de dérivation 130 de la figure 1, plusieurs pièces de dérivation 302, 304, 306, 308 ayant chacune une forme de paroi cylindrique et reliant chacune des faces latérales de respectivement deux dents rotoriques 126, 128 successives. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment, mais est au contraire définie par les revendications qui suivent. Il sera en effet apparent à l'homme du métier que des modifications peuvent y être apportées. En particulier, les pièces de dérivation de plusieurs des modes de réalisation peuvent être combinées au sein d'un même moteur électrique. En outre, même si les exemples de réalisation concernaient des moteurs électriques, l'invention peut également être appliquées dans des génératrices électriques. Par ailleurs, les termes utilisés dans les revendications ne doivent pas être compris comme limités aux éléments des modes de réalisation décrits précédemment, mais doivent au contraire être compris comme couvrant tous les éléments équivalents que l'homme du métier peut déduire à partir de ses connaissances générales. REVENDICATIONS1. Machine électrique (100; 200; 300; 400), en particulier moteur électrique, à réluctance variable comportant : un stator (102) délimitant un espace intérieur, un rotor (104) s'étendant dans l'espace intérieur du stator (102) et destiné à tourner autour d'un axe de rotation, le stator comportant au moins deux paires de dents statoriques (110, 112, 114, 116) oposées par rapport à l'axe de rotation, et le rotor comportant au moins une paire de dents rotoriques (126, 128) opposées par rapport à l'axe de rotation, pour chaque paire de dents statoriques (110, 112, 114, 116), au moins une bobine (118, 120, 122, 124) enroulée autour d'une dent statorique respective (110, 112, 114, 116), la ou les bobines de chaque paire de dents statoriques (110, 112, 114, 116) étant destinées à générer un flux magnétique se propageant d'une dent statorique (110, 112, 114, 116) de la paire à l'autre, caractérisée en ce que la machine électrique (100) comporte en outre : une ou plusieurs pièces de dérivation (130; 202; 302, 304, 306, 308; 402, 404) de flux magnétique destinées, pour chaque paire de dents statoriques (110, 112, 114, 116) et lorsque la ou les bobines (118, 120, 122, 124) de la paire de dents statoriques (110, 112, 114, 116) génèrent un flux magnétique, à capter une première partie (132) du flux magnétique pour qu'elle se propage d'une dent statorique (110, 112, 114, 116) à l'autre en évitant le rotor (104), tandis qu'une deuxième partie (134) du flux magnétique se propage d'une dent statorique (110, 112, 114, 116) à l'autre en passant par une paire de dents rotoriques (126, 128) pour appliquer un couple moteur au rotor (104). 2. Machine électrique (100) selon la revendication 1, dans laquelle la ou les pièces de dérivation comportent un cylindre (130) fixé à des faces d'extrémité des dents statoriques (110, 112, 114, 116). 3. Machine électrique (200) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la ou les pièces de dérivation comportent un cylindre (202) fixé à des faces d'extrémité des dents rotoriques (126, 128). 4. Machine électrique (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la ou les pièces de dérivation comportent des pièces de dérivation (302, 304, 306, 308) reliant des faces latérales de respectivement deux dents statoriques (110, 112, 114, 116) successives. 5. Machine électrique (400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le rotor (104) comporte des dents rotoriques (126, 128) et dans lequel la ou les pièces de dérivation comportent des pièces de dérivation (402, 404, 406, 408) reliant des faces latérales de respectivement deux dents rotoriques (126, 128) successives. 6. Machine électrique (100; 200; 300; 400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle la ou les pièces de dérivation (130; 202; 302, 304, 306, 308 ; 402, 404) sont en matériau ferromagnétique. 7. Machine électrique (100) selon la revendication 6, dans laquelle la ou les pièces de dérivation (130; 202; 302, 304, 306, 308; 402, 404) présentent une perméabilité relative maximale comprise entre 500 et 2 000. 8. Compresseur électrique de suralimentation pour véhicule automobile, comportant un moteur électrique (100 ; 200 ; 300; 400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.