Brevet FR3039016A1 — publié le 20170120

STATOR DE DEMARREUR POUR VEHICULE AUTOMOBILE A PERFORMANCES MAGNETIQUES AMELIOREES La présente invention porte sur un stator de démarreur pour véhicule automobile à performances magnétiques améliorées. On connaît des démarreurs pour véhicule automobile munis d'un stator, ou inducteur, et d'un rotor, ou induit, séparé du stator par l'intermédiaire d'un entrefer. Le corps du rotor consiste en un paquet de tôles présentant des encoches longitudinales dans lesquelles sont insérés les fils du bobinage constitués par exemple par des conducteurs en forme d'épingle. Le rotor est pourvu en outre d'un collecteur comprenant une pluralité de pièces de contact connectées électriquement aux fils du bobinage. Par ailleurs, le stator comporte un corps muni d'une culasse et de masses polaires réparties angulairement de manière régulière sur la face interne de la culasse. Des bobines enroulées autour des masses polaires sont destinées à être parcourues par un courant de manière à créer une alternance de pôles nord et de pôles sud. L'invention vise à améliorer les performances magnétiques du démarreur. A cet effet, l'invention propose un stator pour démarreur de véhicule automobile comportant: - un corps muni d'une culasse et de masses polaires, - des bobines, chaque bobine étant enroulée autour d'une masse polaire correspondante, - une bobine et une masse polaire correspondante formant un pôle Nord ou un pôle Sud dudit stator, caractérisé en ce qu'au moins un aimant permanent est situé entre deux masses polaires adjacentes, ledit aimant permanent étant orienté de manière à avoir son pôle magnétique Nord du côté du pôle Sud dudit stator adjacent audit aimant permanent et son pôle magnétique Sud du côté du pôle Nord dudit stator adjacent audit aimant permanent. 3039016 2 L'aimant génère ainsi un flux opposé au flux produit par les bobines, qui permet d'augmenter la perméabilité du fer du stator pour le flux des bobines. On diminue ainsi la réluctance du circuit magnétique inducteur, ce qui permet d'augmenter le couple pour une valeur d'ampères-tours donnée par rapport à 5 un stator dépourvu d'aimants permanents. Selon une réalisation, des pièces en matériau magnétique sont interposées entre au moins un aimant permanent et les deux masses polaires correspondantes. Cela permet de faciliter le bobinage du stator. Selon une réalisation, les périphéries interne et externe dudit aimant 10 permanent sont incurvées. Cela permet de disposer d'un aimant qui épouse la forme de l'entrefer de la machine afin d'optimiser la taille de l'aimant par rapport à l'espace disponible d'implantation. Selon une réalisation, ledit stator comporte au moins deux aimants permanents orientés de la même façon et positionnés 15 entre deux masses polaires adjacentes. Selon une réalisation, ledit aimant permanent est réalisé en ferrite. Selon une réalisation, ledit aimant permanent est réalisé à base d'un matériau en terre rare. L'invention a également pour objet une machine électrique tournante 20 comportant un rotor et un stator tel que précédemment défini, caractérisé en ce que chaque entrefer entre ledit aimant permanent et une des masses polaires entre lesquelles est positionné ledit aimant permanent est inférieur à un entrefer entre ledit stator et ledit rotor. L'invention concerne en outre un démarreur comportant une machine 25 électrique tournante munie d'un stator tel que précédemment défini. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. 3039016 3 La figure 1 est une vue schématique de côté d'un démarreur selon la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un rotor et d'un stator bobiné selon la présente invention; 5 Les figures 3a et 3b représentent des variantes de réalisation du stator bobiné selon la présente invention. Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d'une figure à l'autre. On a représenté schématiquement sur la figure 1 un démarreur 1 pour 10 moteur à combustion interne de véhicule automobile. Ce démarreur 1 à courant continu comprend, d'une part, un rotor 2, encore appelé induit, pouvant tourner autour d'un axe X, et d'autre part, un stator 3, encore appelé inducteur, positionné autour du rotor 2. Le stator 3 et le rotor 2 sont séparés entre eux par un entrefer 5. Dans l'exemple illustré, la machine électrique 15 tournante formée par le stator 3 et le rotor 2 est de type quatre pôles. Le rotor 2 comporte un corps de rotor 7 et un bobinage 8 enroulé dans des encoches du corps de rotor 7. Le corps du rotor 7 consiste en un paquet de tôles présentant des encoches longitudinales. Pour former le bobinage 8, des fils conducteurs en forme d'épingle 11 sont enfilés à l'intérieur des encoches 20 16 généralement sur deux couches distinctes. Le bobinage 8 forme, de part et d'autre du corps de rotor 7, des chignons 9. Le rotor 2 est pourvu, à l'arrière, d'un collecteur 12 comprenant une pluralité de pièces de contact connectées électriquement aux éléments conducteurs, formés dans l'exemple considéré par les épingles 11 du bobinage 8. 25 Un groupe de balais 13 et 14 est prévu pour l'alimentation électrique du bobinage 8, l'un des balais 13 étant relié à la masse du démarreur 1 et un autre des balais 14 étant relié à une borne électrique 15 d'un contacteur 17. Les balais 13 et 14 viennent frotter sur le collecteur 12 lorsque le rotor 2 est en rotation, ce qui permet d'alimenter le rotor 2 par commutation du courant 30 électrique dans les sections du rotor 2. 3039016 4 Le contacteur 17 comprend, outre la borne 15 reliée au balai 14, une borne 29 reliée, via un élément de liaison électrique, à une alimentation électrique du véhicule, notamment une batterie. Le démarreur 1 comporte en outre un ensemble lanceur 19 monté de 5 manière coulissante sur un arbre d'entraînement 18 et pouvant être entraîné en rotation autour de l'axe X par le rotor 2. Un ensemble réducteur de vitesses 20 est interposé entre un arbre du rotor 2 et l'arbre d'entraînement 18. L'ensemble lanceur 19 comporte un élément d'entraînement formé par un pignon 21 et destiné à s'engager sur un organe 10 d'entraînement du moteur thermique, tel qu'une couronne d'entraînement. En variante, il serait possible d'utiliser un système à poulie. L'ensemble lanceur 19 comprend en outre une roue libre 22 et une rondelle poulie 23 définissant entre elles une gorge 24 pour recevoir l'extrémité 25 d'un levier de commande 27. 15 Le levier de commande 27 est actionné par le contacteur 17 pour déplacer l'ensemble lanceur 19 par rapport à l'arbre d'entraînement 18, suivant l'axe X, entre une première position dans laquelle l'ensemble lanceur 19 entraîne le moteur thermique par l'intermédiaire du pignon d'entrainement 21, et une deuxième position dans laquelle l'ensemble lanceur 19 est désengagé de la 20 couronne d'entraînement du moteur thermique. Lors de l'activation du contacteur 17, une plaque de contact interne (non représentée) permet d'établir une connexion entre les bornes 15 et 29 afin de mettre sous tension le moteur électrique du démarreur 1. Comme on peut le voir sur la figure 2, le stator 3 comporte un corps 31 muni 25 d'une culasse 32 et de masses polaires 33 réparties angulairement de manière régulière sur la face interne de la culasse 32. En outre, une bobine 35 est enroulée autour de chaque masse polaire 33. Les bobines 35 sont destinées à être parcourues par un courant afin de produire un champ inducteur. Le sens de circulation du courant à l'intérieur des bobines 35 30 associées chacune à une masse polaire 33 est indiqué de façon normalisée par les pointes et les croix. 3039016 5 Une bobine 35 et une masse polaire 33 correspondante forment ainsi un pôle Nord ou un pôle Sud du stator 3. Comme cela ressort de la figure 2 où les lettres N et S correspondent respectivement aux pôles Nord et Sud, on crée ainsi une alternance de pôles Nord et de pôles Sud suivant 5 la circonférence interne du stator 3. Les masses polaires 33 comportent de préférence des épanouissements 36 s'étendant circonférentiellement de part et d'autre de la portion centrale. Des aimants permanents 37 sont situés entre deux masses polaires 33 adjacentes. Plus précisément, les aimants 37 s'étendent entre deux 10 épanouissements 36 adjacents. Chaque aimant 37 est orienté de manière à avoir son pôle magnétique Nord du côté du pôle Sud du stator 3 adjacent à l'aimant 37 et son pôle magnétique Sud du côté du pôle Nord du stator 3 adjacent à l'aimant 37. L'aimant 37 génère ainsi un flux opposé au flux généré par les bobines 35 15 adjacentes, ce qui permet d'augmenter la perméabilité du fer du stator 3 pour le flux des bobines 35. En effet, le flux généré par les bobines 35 suit le chemin Cl entre deux pôles Nord et Sud consécutifs, de telle façon que le flux passe par la masse polaire 33 du pôle Nord puis par la culasse 32, puis par la masse polaire 33 du pôle Sud adjacent, puis traverse l'entrefer 5 de la 20 machine de manière à passer dans le rotor 2 pour reboucler ensuite dans la masse polaire 33 du pôle Nord après avoir traversé de nouveau l'entrefer 5. Par ailleurs, le flux généré par l'aimant 37 correspondant suit le chemin C2, de telle façon que le flux issu du pôle Nord passe par la masse polaire 33 du pôle Sud via l'épanouissement 36, puis par la culasse 32, puis par la masse 25 polaire 33 du pôle Nord avant de reboucler, via l'épanouissement 36, avec le pôle Sud de l'aimant 37. Il est à noter que compte tenu de la différence de perméabilité magnétique très grande entre les masses polaires 33 et l'air, la partie du flux de l'aimant 37 passant par l'entrefer 5 de la machine est très faible et correspond à des fuites magnétiques. 30 Une telle configuration permet ainsi de diminuer la réluctance du circuit magnétique inducteur, ce qui permet d'augmenter le couple pour une valeur d'ampères-tours donnée par rapport à un stator 3 dépourvu d'aimants 37. 3039016 6 Dans un exemple de réalisation, chaque aimant permanent 37 est réalisé en ferrite. Alternativement, chaque aimant permanent 37 est réalisé à base d'un matériau en terre rare, tel que du Néodyme-Fer-Bore, ou du Samarium Cobalt qui présente une rémanence plus grande que les aimants en ferrite. 5 Le choix du matériau de l'aimant 37 et du nombre d'aimants 37 est effectué en fonction de la puissance recherchée du démarreur. En effet, le nombre d'aimants permanents 37 utilisés pourra être compris entre un et le nombre total de pôles du stator 3. Les périphéries interne et externe de chaque aimant 37 sont incurvées, en 10 sorte que l'aimant 37 présente globalement une forme de tuile. Cela permet de disposer d'un aimant 37 qui épouse la forme de l'entrefer 5 de la machine afin d'optimiser la taille de l'aimant 37 par rapport à l'espace disponible d'implantation. Chaque entrefer entre un aimant permanent 37 et une des masses polaires 15 33 entre lesquelles est positionné ledit aimant permanent 37 est inférieur à l'entrefer 5 entre le stator 3 et le rotor 2. En variante, dans le mode de réalisation de la figure 3a, des pièces 41 en matériau magnétique sont interposées entre au moins un aimant 37 et les deux masses polaires 33 correspondantes. Cela permet de faciliter 20 le bobinage du stator 3. En variante, dans le mode de réalisation de la figure 3b, au moins deux aimants 37 sont orientés de la même façon et positionnés entre deux masses polaires 33 adjacentes. Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple 25 uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. REVENDICATIONS1. Stator (3) de démarreur pour véhicule automobile comportant: - un corps (31) muni d'une culasse (32) et de masses polaires (33), - des bobines (35), chaque bobine (35) étant enroulée autour d'une 5 masse polaire (33) correspondante, - une bobine (35) et une masse polaire (33) correspondante formant un pôle nord ou un pôle sud dudit stator (3), caractérisé en ce que au moins un aimant permanent (37) est situé entre deux masses polaires (33) adjacentes, ledit aimant permanent (37) 10 étant orienté de manière à avoir son pôle magnétique Nord du côté du pôle Sud dudit stator (3) adjacent audit aimant permanent (37) et son pôle magnétique Sud du côté du pôle Nord dudit stator (3) adjacent audit aimant permanent (37). 2. Stator selon la revendication 1, caractérisé en ce que des pièces 15 (41) en matériau magnétique sont interposées entre au moins un aimant permanent (37) et deux masses polaires (33) correspondantes. 3. Stator selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des périphéries interne et externe dudit aimant permanent (37) sont incurvées. 4. Stator selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé 20 en ce qu'il comporte au moins deux aimants permanents (37) orientés de la même façon et positionnés entre deux masses polaires (33) adjacentes. 5. Stator selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit aimant permanent (37) est réalisé en ferrite. 6. Stator selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé 25 en ce que ledit aimant permanent (37) est réalisé à base d'un matériau en terre rare. 7. Machine électrique tournante comportant un rotor et un stator (3) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque entrefer entre ledit aimant permanent (37) et 30 une des masses polaires (33) entre lesquelles est positionné ledit aimant 3039016 permanent (37) est inférieur à un entrefer entre ledit stator (3) et ledit rotor (2). 8. Démarreur comportant une machine électrique tournante munie d'un stator (3) tel que défini selon l'une quelconque 5 des revendications précédentes.