Brevet FR3058279A1 — publié le 20180504

MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE, NOTAMMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE, COMPORTANT UN ROTOR A GRIFFES La présente invention concerne une machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, comportant un rotor à griffes et au moins un élément magnétique agencé entre deux griffes adjacentes. La présente invention trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine des alternateurs ou des alterno-démarreurs de véhicule automobile. Les machines électriques tournantes, et plus particulièrement les alternateurs de véhicule automobile, comportent un stator et un rotor présentant plusieurs pôles montés sur un arbre de rotation. Le rotor comporte un enroulement d'excitation qui est constitué d'une bobine placée entre deux roues polaires pourvues chacune d'une pluralité de griffes formant les pôles. Chacune des griffes d'une première roue polaire s'étend axialement en direction de la deuxième roue polaire et dans un espace existant entre deux griffes consécutives de la deuxième roue polaire. Les deux roues polaires forment entre elles, au niveau des griffes, des espaces interpolaires. De manière à optimiser le rendement d'une telle machine électrique tournante, il est connu de positionner des éléments magnétiques, tels que des aimants permanents, entre deux griffes adjacentes notamment pour réduire les fuites de flux magnétiques au niveau des espaces interpolaires et optimiser le rendement d'une telle machine tournante. La figure 1 représente de manière schématique deux griffes adjacentes 1, 2 entre lesquelles est positionné un aimant permanent 3. Toutefois, malgré l'utilisation d'aimants permanents dans les espaces interpolaires, la demanderesse a noté qu'il existait des zones où les fuites magnétiques étaient encore importantes, notamment à la base des griffes polaires. Dans ce contexte, l'invention vise à remédier aux inconvénients précités et à fournir une machine électrique tournante optimisée présentant une architecture 3058279 2 de rotor à griffes capable de renforcer le flux magnétique de la machine électrique tournante et de diminuer les fuites magnétiques à la base des griffes sans toutefois perturber le flux magnétique aux extrémités des griffes. A cette fin, l'invention propose une machine électrique tournante, notamment 5 pour véhicule automobile, comportant : - un stator ; - un rotor en rotation à l'intérieur du stator comportant une pluralité de griffes polaires ; - au moins un aimant permanent logé entre deux griffes polaires 10 adjacentes ; ladite machine étant caractérisée en ce que ledit au moins un aimant permanent présente une forme de polyèdre comportant au moins quatre faces rectangles et au moins une face comportant deux bords consécutifs formant un angle obtus. 15 Ainsi, grâce à l'invention et à la forme particulière des aimants permanents, il est possible de couvrir davantage l'espace interpolaire entre deux griffes adjacentes. En effet, la forme particulière des aimants permanents permet de maximiser le recouvrement de l'espace interpolaire en proposant un aimant permanent s'étendant de la pointe à la base de des griffes. Un tel aimant 20 permanent permet donc de minimiser davantage les fuites magnétiques présentes à la base des griffes et d'obtenir une machine électrique tournante avec un rendement optimisé par rapport aux machines électriques tournantes de l'état de la technique. Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe 25 précédent, la machine électrique tournante selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - ledit au moins un aimant permanent comporte une face supérieure, disposée en regard du stator, qui comporte deux bords adjacents formant un angle obtus ; 3058279 3 - ledit au moins un aimant permanent comporte une face supérieure, disposée en regard du stator, qui comporte deux bords adjacents formant un angle aigu ; - ledit au moins un aimant permanent comporte une face inférieure, 5 opposée à la face supérieure, qui comporte deux bords adjacents formant un angle aigu ; - ledit au moins un aimant permanent comporte une face inférieure, opposée à la face supérieure, qui comporte deux bords adjacents formant un angle obtus ; 10 - l'angle aigu est compris entre 40° et 75° ; - l'angle aigu est égal à 45° ; - l'angle obtus est compris entre 105° et 140° ; - l'angle obtus est égal à 135° ; - ledit au moins un aimant permanent de forme parallélépipédique comporte 15 une pluralité d'arrêtes dont deux arrêtes sont chanfreinées ; - les deux arrêtes chanfreinées sont positionnées perpendiculairement à la face supérieure au niveau d'un angle aigu ; - ledit au moins un aimant permanent présente une aimantation dont le flux magnétique est orienté perpendiculairement au bord le plus long de la 20 face supérieure ; - ledit au moins un aimant permanent présente une aimantation dont le flux magnétique est orienté selon un angle aigu par rapport au bord le plus long de la face supérieure. L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture 25 de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1, déjà décrite, est un schéma illustrant en vue de dessus deux griffes adjacentes comportant un aimant permanent pour la réduction des fuites magnétiques selon l'état de la technique. 3058279 4 La figure 2, est un schéma illustrant en vue de dessus deux griffes adjacentes comportant un aimant permanent pour la réduction des fuites magnétiques selon un premier exemple de réalisation de l'invention. Les figures 3 et 4 illustrent, selon une vue en perspective, le premier exemple 5 de réalisation d'un aimant permanent d'une machine électrique tournante selon l'invention. La figure 5 illustre, selon une vue en perspective tronquée, une griffe d'un rotor de machine électrique tournante selon l'invention. La figure 6 illustre selon une vue en perspective un deuxième exemple de 10 réalisation d'un aimant permanent d'une machine électrique tournante selon l'invention. La figure 2 illustre de manière schématique en vus de dessus, deux griffes adjacentes d'un rotor à griffes 100 d'une machine électrique tournante selon l'invention, de type alternateur de véhicule automobile. 15 Classiquement, le rotor à griffes 100 comportent plusieurs pôles montés sur un arbre de rotation. Le rotor comporte un enroulement d'excitation (non représenté) qui est constitué d'une seule bobine placée entre deux roues polaires pourvues chacune d'une pluralité de griffes formant les pôles. La figure 2 illustre uniquement deux griffes adjacentes 10, 20, chacune des griffes 10, 20 20 appartenant à une roue polaire différente. Le rotor 100 comporte également un aimant permanent 30 positionné dans l'espace interpolaire 15 formé par l'espace entre deux griffes adjacentes 10, 20 du rotor 100. La figure 3 illustre schématiquement selon une vue en perspective un premier exemple de réalisation d'un aimant permanent 30 selon l'invention. L'aimant 25 permanent 30 est représenté sensiblement en vue de dessus avec la face supérieure 31, i.e. la face en regard avec le stator de la machine électrique tournante, visible. L'aimant permanent 30 présente une forme de polyèdre comportant quatre faces rectangles et deux faces formant comportant chacune deux bords 30 adjacents formant un angle obtus p.. L'aimant permanent 30 selon l'invention 3058279 5 présente une face supérieure 31 et une face inférieure 36 non rectangles, deux faces latérales 32, 33 formant un rectangle et une face frontale 34 et une face arrière 35 formant également un rectangle. Ainsi, l'aimant permanent 30 selon l'invention présente uniquement quatre faces rectangles contrairement aux 5 aimants permanents de l'état de la technique qui présentent six faces rectangulaires. La face supérieure 31 de l'aimant permanent 30 est destinée à être positionnée en regard avec le stator alors que la face inférieure 36 est destinée à être positionnée en regard de l'enroulement d'excitation. 10 Les faces latérales 32, 33 sont destinées à venir en contact avec les parois latérales 12, 13 de deux griffes adjacentes 10, 20 comme représenté à la figure 2. La face supérieure 31 et la face inférieure 36 forment chacune un parallélogramme présentant un angle aigu a formé par deux bords adjacents de 15 la face et un angle obtus 13 formé par deux bords adjacents de la face. L'angle aigu a est compris entre 40° et 75, et préférentiellement égal à 45°. L'angle obtus 13 est compris entre 105° et 140°, et préférentiellement égal à 135°. La figure 4 montre l'aimant de la figure 3 avec représentation de son 20 aimantation. L'aimant permanent 30 présente une aimantation dont le flux magnétique N-S est orienté selon un angle aigu par rapport aux bords longitudinaux de la face supérieure 31. Avantageusement, le flux magnétique N-S est orienté parallèlement aux bords transversaux de la face supérieure 31 comme représenté à la figure 4. 25 Ceci permet avantageusement d'augmenter la surface d'aimantation pour une section matière identique. La figure 5 illustre plus particulièrement un exemple de réalisation d'une griffe 10, 20 du rotor de machine tournante selon l'invention. La griffe 10, 20 est représentée selon une vue en perspective tronquée selon le plan de coupe P1 3058279 6 illustré à la figure 2. La griffe 10, 20 présente une face supérieure 11 destinée à être positionnée en regard du stator, deux faces latérales 12 et 13 et une face inférieure 14 destinée à être positionnée en regard de l'enroulement d'excitation. Chaque face latérale 12, 13 comporte un logement 16, formé par 5 un alésage, par exemple par rainurage, adapté pour recevoir un aimant permanent 30. Classiquement, les aimants permanents 30 sont positionnés dans les espaces interpolaires et maintenu en position par insertion partielle des aimants permanents 30 dans les logements 16 de deux griffes adjacentes 10, 20. 10 Selon un deuxième exemple de réalisation illustré à la figure 6, l'aimant permanent 50 comporte au moins deux arrêtes chanfreinées 37. Les chanfreins sont réalisés sur les arrêtes qui sont perpendiculaires à la face supérieure 31 et notamment au niveau des angles aigus de la face supérieure 31. Selon ce deuxième exemple de réalisation, l'aimant permanent 50 présente une 15 aimantation dont le flux magnétique N S (pour Nord Sud) est orienté perpendiculairement aux bords longitudinaux de la face supérieure 31. La réalisation d'arrêtes chanfreinées 37 permet notamment de favoriser l'insertion de l'aimant permanent et d'éviter la détérioration de l'aimant permanent notamment au niveau des arrêtes des angles aigus lors des 20 opérations de manutention. Les aimants permanents 30, 50 sont réalisés préférentiellement par une opération de découpage dans un barreau d'aimant massif. Toutefois, il est également possible de réaliser indépendamment chaque aimant permanent par moulage. REVENDICATIONS1. Machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, comportant : un stator ; un rotor (100) en rotation à l'intérieur du stator comportant une pluralité de griffes polaires (10, 20) ; au moins un aimant permanent (30, 50) logé entre deux griffes polaires adjacentes (10, 20) ; ladite machine étant caractérisée en ce que ledit au moins un aimant permanent (30, 50) présente une forme de polyèdre comportant au moins quatre faces (32, 33, 34, 35) rectangles et au moins une face comportant deux bords consécutifs formant un angle obtus (p). 2. Machine électrique tournante selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit au moins un aimant permanent (30, 50) comporte une face supérieure (31), disposée en regard du stator, qui comporte deux bords adjacents formant l'angle obtus (p). 3. Machine électrique tournante selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit au moins un aimant permanent (30, 50) comporte une face inférieure (36), opposée à la face supérieure (31), qui comporte deux bords adjacents formant l'angle obtus (p). 4. Machine électrique tournante selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisée en ce que l'angle obtus (f3) est compris entre 105° et 140°. 5. Machine électrique tournante selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que l'angle obtus (f3) est égal à 135°. 6. Machine électrique tournante selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que ledit au moins un aimant permanent (50) 3058279 8 comporte une pluralité d'arrêtes dont deux arrêtes (37) sont chanfreinées. 7. Machine électrique tournante selon la revendication précédente, 5 caractérisée en ce que les deux arrêtes chanfreinées (37) sont positionnées perpendiculairement à la face supérieure (31) au niveau de d'un angle aigu (a). 8. Machine électrique tournante selon l'une des revendications 1 à 7, 10 caractérisée en ce que ledit au moins un aimant permanent (30) présente une aimantation dont le flux magnétique est orienté perpendiculairement au bord le plus long de la face supérieure (31). 9. Machine électrique tournante selon l'une des revendications 1 à 7, 15 caractérisée en ce que ledit au moins un aimant permanent (50) présente une aimantation dont le flux magnétique est orienté selon un angle aigu par rapport au bord le plus long de la face supérieure (31).