Brevet FR3049385A1 — publié le 20170929

COMPOSANT MAGNETIQUE POUR CAPTEUR A EFFET HALL, ENSEMBLE ELECTRIQUE ET COMPRESSEUR DE SURALIMENTATION ELECTRIQUE COMPRENANT UN TEL COMPOSANT MAGNETIQUE La présente invention concerne un composant magnétique pour capteur à effet hall, un ensemble électrique comprenant un composant selon l'invention, et un compresseur de suralimentation électrique comportant un ensemble électrique selon l'invention. Dans le cadre de l'invention, un compresseur de suralimentation électrique est un dispositif, utilisé pour suralimenter un moteur thermique, et fonctionnant avec une machine électrique. Plus précisément, le compresseur comporte une roue de compression entrainée par la machine électrique. Typiquement, un compresseur de suralimentation électrique est placé sur la ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne, notamment d'un véhicule, en complément d'un turbocompresseur. Le compresseur de suralimentation électrique joue le même rôle que le turbocompresseur, à savoir augmenter la pression d'admission des gaz frais dans le moteur à combustion interne, mais est utilisé notamment lors des phases transitoires pour palier aux problèmes de temps de réponse du turbocompresseur. Un capteur à effet hall en collaboration avec un composant magnétique formant cible magnétique permet de détecter une rotation de l'arbre de la machine électrique. Par exemple, la demande de brevet française FR3025666 décrit un compresseur de suralimentation électrique comprenant un capteur à effet hall. La cible magnétique est formée par un aimant dans lequel des zones de polarisation positive et négative sont formés. Une alternance des zones de polarisation positive et négative permettant une détection par le capteur à effet hall. Ces zones de polarisation sont formées dans un même matériau par une opération de polarisation dans laquelle on soumet le matériau à une forte polarisation positive ou négative. Lors de cette opération il est nécessaire de bien délimiter les zones du matériau destinées à être de polarisation positive et négative. En outre, dans une démarche de réduction du poids de l'ensemble dans lequel est intégrée la cible magnétique, par exemple dans un compresseur de suralimentation électrique, il est recherché une diminution du poids des composants, notamment de la cible magnétique. Il est donc recherché un composant magnétique formant cible magnétique pour capteur à effet hall palliant les inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, il est proposé un composant magnétique configure pour être monté en relation avec une pièce tournante de manière à permettre une détection de la rotation de ladite pièce par un capteur à effet hall, ledit composant magnétique comprenant : - un corps amagnétique ayant un axe destiné à s'aligner avec l'axe de rotation de la pièce, - seulement quatre aimants formant une alternance d'aimants positif et négatif, logés dans ledit corps, 3049385 2 lesdits aimants étant des éléments indépendants maintenus ensemble par ledit corps et positionnés successivement à des angles de 90° autour de l'axe du corps. Le composant magnétique forme une cible magnétique pour le capteur à effet hall. Les zones de polarisation positive et négative du composant magnétique selon 5 l'invention sont définies par des aimants indépendants reçus dans le corps du composant magnétique. On évite ainsi la définition de zones de polarisation différentes dans un même matériau, étape qui peut être lourde à réaliser. Le poids du composant magnétique peut être allégé car il n'est pas intégralement formé par les aimants. En fonction du matériau choisi pour le corps, le composant magnétique peut 10 donc être plus léger et moins couteux que dans l'art antérieur. En outre, avec seulement quatre aimants régulièrement répartis autour de l'axe du corps on obtient une cible magnétique qui permet une détection efficace par le capteur par effet hall tout en limitant la quantité d'aimant dans le composant magnétique, ce qui allège le composant magnétique. Les caractéristiques du composant magnétique permet donc 15 un gain en poids par rapport à l'art antérieur. Selon un mode de réalisation, les aimants sont séparés entre eux par un angle radial. Selon un mode de réalisation, les aimants sont en forme de palet. Selon un mode de réalisation, le composant est configuré pour être monté sur un 20 arbre tournant de manière à permettre une détection d'une rotation de l'arbre par un capteur à effet hall. Selon un mode de réalisation, le corps a une ouverture centrale autour de son axe, l'ouverture centrale étant configurée pour recevoir l'arbre tournant. L'invention concerne aussi un ensemble électrique comprenant : 25 - une machine électrique tournante ayant un arbre de rotation ; - au moins un composant magnétique selon l'invention monté sur l'arbre de rotation ; - au moins un capteur à effet hall configuré pour détecter une rotation de l'arbre de rotation à partir d'un champ magnétique émis par le composant magnétique. 30 Selon un mode de réalisation, le composant magnétique est monté à une première position axiale le long de l'axe de rotation de la machine et le capteur à effet hall est monté à une deuxième position axiale le long de l'axe de rotation différente de la première position axiale, de sorte à venir en vis-à-vis d'au moins une portion du composant magnétique pour une détection de rotation de l'arbre de rotation. 35 L'invention concerne aussi un compresseur de suralimentation électrique, notamment pour véhicule automobile, comprenant : - un ensemble électrique selon l'invention ; - une roue de compression de gaz configurée pour être entrainée par la machine électrique de l'ensemble électrique ; 40 - une électronique comprenant ledit capteur à effet hall. L'invention sera mieux comprise en faisant référence aux dessins, dans lesquels : 3049385 3 - la figure 1 illustre une vue en perspective du dessus d'un ensemble comprenant un composant magnétique selon un mode de réalisation ; - la figure 2 illustre une vue en perspective du dessous de l'ensemble illustré en figure 1 ; 5 - la figure 3 illustre une vue en perspective du composant magnétique représenté en figure 1 lorsqu'il est monté autour d'un arbre tournant ; - la figure 4 illustre une vue de coupe d'un compresseur de suralimentation électrique selon un mode de réalisation de l'invention. 10 Les figures illustrent un exemple de composant magnétique 100 selon un mode de réalisation de l'invention. Le composant magnétique 100 forme une cible magnétique pour un capteur à effet hall 107. Le composant magnétique 100 comprend un corps 102 amagnétique. Par exemple, le corps 102 a une perméabilité magnétique relative inférieure à 50 unités 15 afin de ne pas perturber le signal capteur. En particulier, le corps 102 tient les contraintes mécaniques liées à la rotation du composant magnétique 100. Le corps 102 présente un axe A. En particulier, le corps102 présente une symétrie en rotation autour de l'axe A. Le corps 102 peut avoir une forme générale de disque. Le corps 100 peut être en plusieurs parties. Notamment, le corps 102 comprend 20 une base 102a formant une cavité recevant un matériau 102b logeant les aimants 104P, 104N du composant magnétique 102. Ainsi, le matériau 102 logeant les aimants 104P, 104N peut être en un matériau plus léger et/ou moins rigide que la base 102a, ce qui permet de diminuer le poids du composant magnétique 100. En particulier, la base 102a peut être en aluminium. Le matériau 102b logeant les aimants 104P, 104N peut 25 être en plastique. En particulier, la base 102a a une forme de disque comprenant une paroi continue sur sa périphérie de manière à former une cavité recevant le matériau 102b. La base 102a peut comprendre aussi une ouverture centrale 106 pour le passage d'un arbre tournant comme cela sera décrit par la suite. Une paroi délimite l'ouverture centrale 106 pour former la cavité recevant le matériau 102b logeant les aimants 104P, 30 104N. Cependant le corps 102 pourrait être en une seule partie. Le corps est alors intégralement formé par le matériau logeant les aimants 104P, 104N, avec notamment l'ouverture centrale 106 pour le passage de l'arbre tournant. Le composant magnétique 100 comprend quatre aimants 104P, 104N logés dans le corps 102. Les aimants 104P, 104N sont indépendants et sont maintenus ensemble 35 par le corps 102. Ainsi, le composant magnétique 100 n'est pas intégralement formé par un aimant. Ce qui permet de choisir un matériau léger pour maintenir ensemble les aimants. Un aimant positif 104P est positionné en alternance avec un aimant négatif 104N. Le composant magnétique 100 comprend donc deux aimants positifs 102P et deux aimants négatifs 104N. Par l'expression « aimant positif » on entend un aimant 40 ayant une polarisation positive. Par l'expression « aimant négatif » on entend un aimant ayant une polarisation négative. Les aimants 104P, 104N sont positionnés successivement autour de l'axe A. du corps102 à des positions séparées d'un angle de 3049385 4 90°. Un tel agencement des aimants 104P, 104N permet une détection efficace par le capteur à effet hall 107. Les aimants 104P, 104N sont notamment en ferrite. En particulier, les aimants 104P, 104N sont séparés par un angle radial. Autrement dit, les aimants 104P, 104N ne se touchent pas. En effet, il n'est pas 5 nécessaire que le composant magnétique 100 comprenne une zone magnétique continue autour de l'axe A. En localisant les zones magnétiques à des positions radiales autour de l'axe A, on obtient une détection efficace par le capteur à effet hall tout en limitant le poids de matériau magnétique utilisé dans le composant magnétique 100. 10 Notamment, les aimants 104P, 104N ont des formes identiques. Ainsi, en évitant une conformation spécifique à chaque aimant, on limite le cout de fabrication du composant magnétique 100. En particulier, les aimants 104P, 104N peuvent être en forme de palet. Plus précisément, les aimants 104P, 104N peuvent avoir une forme cylindrique ou prismatique. Notamment, les aimants 104P, 104N ont une hauteur 15 comprise entre 2 et 8 mm. Notamment, les aimants 104P, 104N ont une dimension latérale compris entre 2 et 8 mm. Par exemple, les aimants 104P, 104N ont une forme de cylindre et une dimension latérale, c'est-à-dire un diamètre compris entre 2 et 8 mm. Les aimants 104P, 104N sont logés dans le corps 102, par exemple par 20 surmoulage. Les aimants 104P, 104N peuvent être également montés en force dans le corps 102. Le composant magnétique 100 permet une détection d'une pièce tournante par un capteur à effet hall. A cet effet, le composant magnétique 100 est monté en association avec un capteur à effet hall 107 qui détecte une rotation du composant 25 magnétique 100 qui est liè à la pièce tournante. La figure 3 illustre un exemple dans lequel le composant magnétique 100 est monté sur un arbre tournant 108 de manière à permettre une détection d'une rotation de l'arbre 108 par le capteur à effet hall 107. Notamment, l'axe A du corps 102 vient s'aligner avec l'axe de l'arbre tournant 108. En particulier, l'arbre tournant 108 30 traverse l'ouverture centrale 106. Cependant l'ouverture centrale 106 pourrait être non traversante. Une extrémité de l'arbre tournant 108 pourrait alors être reçue dans l'ouverture centrale 106. Notamment, l'arbre tournant 108 est un arbre de rotation d'une machine électrique tournante 5 représentée en figure 4. Le composant magnétique 100 peut être 35 monté à une première position axiale le long de l'axe de rotation de la machine 5 et le capteur à effet hall 107 peut être monté à une deuxième position axiale le long de l'axe de rotation, qui est différente de la première position axiale. En particulier, le capteur à effet hall 107 vient en vis-à-vis d'au moins une portion du composant magnétique 100 pour une détection de rotation de l'arbre tournant 108. Ainsi, la détection du 40 composant magnétique 100 par le capteur à effet hall 107 se fait axialement. Le capteur à effet hall 107 peut être monté sur une carte électronique 109 qui s'étend suivant un plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre tournant 108, en particulier à 3049385 5 l'axe de l'arbre de rotation de la machine 5. En particulier, la carte électronique 109 est montée à la deuxième position radiale décrite précédemment. Le composant magnétique 100 peut être associé à trois capteurs à effet hall 107 pour améliorer la précision de détection du composant magnétique 100. Ces capteurs à 5 effet hall 107 sont notamment répartis en vis-à-vis du composant magnétique 100 autour de l'axe de l'arbre tournant 108, en particulier de l'axe de l'arbre de rotation de la machine 5. Les capteurs à effet hall 107 sont par exemple disposés de sorte qu'un premier capteur à effet hall est séparé de 90° avec les deux autres capteurs à effet hall. Pour diminuer les perturbations sur la détection du composant magnétique 100 10 par le capteur à effet hall 107, un blindage peut séparer une zone dans laquelle se trouve la machine 5, en particulier le stator de la machine 5, d'une autre zone dans laquelle se trouve le composant magnétique 100 et le ou les capteurs à effet hall 107. La figure 4 illustre un exemple de compresseur de suralimentation électrique 1 qui comprend un composant magnétique 100. Notamment, le compresseur de 15 suralimentation 1 est configuré pour être embarqué dans un véhicule pour comprimer les gaz d'admission du moteur à combustion du véhicule. Le compresseur de suralimentation 1 comprend une roue de compression 10, notamment destinée à comprimer l'air d'admission d'un moteur à combustion en association duquel le compresseur de suralimentation 1 est monté. La roue de compression 10 est entrainée 20 en rotation par la machine électrique 5 par l'intermédiaire de l'arbre tournant 108. Le compresseur de suralimentation 1 comporte également une électronique 2 qui comprend le capteur à effet hall 107. Notamment, l'électronique 2 comprend un convertisseur de tension qui alimente la machine électrique 5 à partir d'un réseau électrique. En particulier, le réseau électrique est un réseau électrique du véhicule et 25 comprend une batterie alimentant ledit réseau. L'électronique 2 est notamment placée entre la machine électrique 5 et la roue de compression 10. En particulier, l'électronique 2 est à une position axiale située entre la roue de compression 10 et la machine électrique 5. Alternativement, l'électronique 2 pourrait être placée à une extrémité axiale du compresseur de 30 suralimentation électrique 1. Notamment, l'électronique 2 pourrait être placée à l'extrémité axiale derrière la machine électrique 5, de sorte que la machine électrique 5 se trouve entre l'électronique 2 et la roue de compression 10. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits. En particulier, le composant magnétique pourrait être utilisé dans un appareil autre qu'un compresseur de 35 suralimentation électrique, par exemple dans un alterno-démarreur ou autre. REVENDICATIONS1. Composant magnétique (100) configuré pour être monté en relation avec une pièce tournante (108) de manière à permettre une détection de la rotation de ladite pièce (108) par un capteur à effet hall (107), ledit composant magnétique (100) comprenant : - un corps (102) amagnétique ayant un axe (A) destiné à s'aligner avec l'axe de rotation de la pièce, - seulement quatre aimants, formant une alternance d'aimants positif (104P) et négatif (104N), logés dans ledit corps (102), lesdits aimants (104P, 104N) étant des éléments indépendants maintenus ensemble par ledit corps (102) et positionnés successivement à des angles de 90° autour de l'axe (A) du corps (102). 2. Composant magnétique (100) selon la revendication 1, dans lequel les aimants (104P, 104N) ne se touchent pas. 3. Composant magnétique (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les aimants (104P, 104N) sont en forme de palet. 4. Composant magnétique (100) selon l'une des revendications précédentes, configuré pour être monté sur un arbre tournant (108) de manière à permettre une détection d'une rotation de l'arbre (108) par un capteur à effet hall (107). 5. Composant magnétique (100) selon la revendication précédente, dans lequel le corps (102) a une ouverture centrale (106) autour de son axe (A), l'ouverture centrale (106) étant configurée pour recevoir l'arbre tournant (108). 30 6. Ensemble électrique comprenant : - une machine électrique tournante (5) ayant un arbre de rotation (108) ; - au moins un composant magnétique (100) selon l'une des revendications précédentes monté sur l'arbre de rotation (108) ; - au moins un capteur à effet hall (107) configuré pour détecter une rotation de 35 l'arbre de rotation (108) à partir d'un champ magnétique émis par le composant magnétique (100). 7. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel le composant magnétique (100) est monté à une première position axiale le long de l'axe de rotation 40 de la machine (5) et le capteur à effet hall (107) est monté à une deuxième position axiale le long de l'axe de rotation différente de la première position axiale, de sorte à 25 3049385 7 venir en vis-à-vis d'au moins une portion du composant magnétique (100) pour une détection de rotation de l'arbre de rotation (108). 8. Compresseur de suralimentation électrique (1), notamment pour véhicule automobile, comprenant : - un ensemble électrique selon la revendication 6 ou 7 ; - une roue de compression de gaz (10) configurée pour être entrainée par la machine électrique (5) de l'ensemble électrique ; - une électronique (2) comprenant ledit capteur à effet hall (107).