Brevet FR3074978A1 — publié le 20190614

I MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE MUNIE DE BUTÉES DE MAINTIEN POUR DES RESSORTS D'AIMANTS PERMANENTS La présente invention porte sur une machine électrique tournante munie de butées de maintien pour des ressorts d'aimants permanents. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des machines électriques tournantes, telles qu'un alternateur ou un moteur électrique. L'invention pourra être utilisée avantageusement avec un compresseur de fluide réfrigérant de climatiseur pour véhicule automobile. On connaît des machines électriques comportant un stator et un rotor solidaire d'un arbre assurant la mise en mouvement d'un compresseur à spirale, celle-ci étant désignée sous le nom de "scroll" en anglais. Un tel système comporte deux spirales coopérant entre elles pour pomper et comprimer le fluide réfrigérant. En général, une des spirales est fixe, alors que l'autre se déplace excentriquement sans tourner, de manière à pomper puis emprisonner et comprimer des poches de fluide entre les spires. Un tel système est par exemple décrit dans le document EP1865200. Le stator comporte un corps réalisé en tôles feuilletées pour diminuer les courants de Foucault. Le corps comporte une paroi annulaire, appelée culasse, et des dents issues de la périphérie interne de la paroi annulaire. Les dents du stator réparties sur la culasse s'étendent vers l'intérieur du stator en direction du rotor. Les dents définissent avec la culasse des encoches ouvertes vers l'intérieur et destinées à recevoir un bobinage pour formation d'un stator polyphasé par exemple du type triphasé. Ce bobinage pourra par exemple consister en un ensemble de bobines isolées électriquement du corps du stator enroulées chacune autour d'une dent correspondante. On obtient ainsi un bobinage dit de type concentré. Par ailleurs, le rotor comporte un corps formé par un empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté. Le rotor comporte des pôles formés par exemple par des aimants permanents situés dans des cavités ménagées dans la masse magnétique du rotor. 2 Il est important de maintenir efficacement les aimants à l'intérieur des cavités du rotor compte tenu de la force centrifuge qui est susceptible de détériorer les aimants. De plus, lors de l'insertion des aimants dans les cavités du rotor, les aimants sont attirés par le centre par un phénomène magnétique. Il existe 5 donc le besoin de mettre en place un ressort à l'intérieur de chaque cavité recevant un ou plusieurs aimants. L'invention vise à assurer un maintien d'un tel ressort avant l'insertion du ou des aimants dans la cavité correspondante. A cet effet, l'invention a pour objet une machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, par exemple pour un compresseur de 10 climatisation de véhicule automobile, comportant: - un stator, - un rotor comportant un corps muni de cavités et au moins un aimant permanent disposé à l'intérieur d'une cavité, - un ressort de maintien de l'aimant permanent positionné à l'intérieur de la 15 cavité, caractérisée en ce que - le corps de rotor comporte au moins une butée de maintien agencée pour maintenir une portion d'extrémité du ressort de maintien, - la butée de maintien étant disposée entre une face de fond de la cavité et 20 l'aimant, - la portion d'extrémité du ressort de maintien étant disposée entre le fond de la cavité et la butée de maintien. Selon une réalisation, le ressort de maintien est constitué par une lamelle ondulée. 25 Selon une réalisation, la butée de maintien comporte deux bords d'extrémité, chaque bord d'extrémité étant relié à une face latérale de la cavité. Selon une réalisation, la butée de maintien comporte un bras de jonction, ledit bras de jonction étant relié d'une part à la face de fond de la cavité et d'autre part à la butée de maintien. 30 Selon une réalisation, la butée de maintien comporte deux rebords d'extrémité faisant saillie de part et d'autre du bras de jonction. En variante, 3 les rebords d'extrémité de la butée sont reliés aux faces latérales de la cavité. Selon une réalisation, le ressort de maintien présente une portion d'extrémité en forme de fourche comportant deux jambes disposées de part et d'autre du 5 bras de jonction. Selon une réalisation, le corps de rotor comporte au moins un muret s'étendant axialement le long d'au moins une portion de la face de fond de la cavité. Selon une réalisation, le muret s'étend suivant sensiblement toute la hauteur 10 de la cavité. Selon une réalisation, le muret s'étend en vis-à-vis d'une portion ondulée du ressort de maintien, ladite portion ondulée venant en appui contre le muret. Selon une réalisation, une portion d'extrémité du ressort de maintien est disposée entre le muret et la butée de maintien. 15 Selon une réalisation, le muret comporte une partie formant le bras de jonction de la butée de maintien. Selon une réalisation, le corps de rotor est formé par un paquet de tôles constitué par un empilement de tôles ferromagnétiques. Selon une réalisation, la butée de maintien est formée par une pluralité de 20 tôles du paquet de tôles. Selon une réalisation, le corps de rotor comporte deux types de tôles pour former le paquet de tôles, un premier type de tôle comportant une portion de la butée de maintien, un deuxième type de tôle étant dépourvu de portion de la butée de maintien. 25 Selon une réalisation, la butée de maintien s'étend sensiblement dans un plan parallèle à une face de l'aimant permanent contre laquelle vient en appui le ressort de maintien. 4 Selon une réalisation, les aimants permanents s'étendent radialement par rapport à un axe du rotor. Selon une réalisation, le corps de rotor comporte deux butées de maintien à chacune de ses extrémités. Alternativement, le ressort de maintien présente 5 une extrémité en forme de fourche située de part et d'autre du bras de jonction et une extrémité pleine située dans un espace entre la butée de maintien et le muret. 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 10 titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe transversale d'une machine électrique tournante selon la présente invention; La figure 2 est une vue en perspective illustrant un premier mode de réalisation du rotor selon la présente invention; 15 Les figures 3 et 4 sont des vue en perspective et en coupe montrant les butées de maintien du rotor de la figure 2; La figure 5 est une vue en perspective d'un ressort utilisé dans le rotor de la figure 2; La figure 6 est une vue en perspective et en coupe illustrant un deuxième 20 mode de réalisation d'un rotor selon la présente invention; La figure 7 est une vue en perspective détaillée montrant les butées de maintien du rotor de la figure 6; La figure 8 est une vue en perspective d'un ressort utilisé dans le rotor de la figure 6. 25 Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. La figure 1 représente une machine électrique tournante 10 comportant un stator polyphasé 11 entourant un rotor 12 d'axe X destiné à être monté sur 5 un arbre (non représenté). Le stator 11 est destiné à être porté par un carter (non représenté) configuré pour porter à rotation l'arbre via des roulements à billes et/ou à aiguilles. Cette machine électrique 10 pourra appartenir à un compresseur utilisé pour la compression de fluide réfrigérant de climatiseur 5 de véhicule automobile. En variante, la machine électrique 10 pourra fonctionner en mode alternateur. De préférence, la machine électrique 10 est configurée pour fonctionner à une tension inférieure à 350Volts. Le stator 11 comporte un corps 14 sous la forme d'un paquet de tôles feuilletées présentant à sa périphérie externe une paroi annulaire 15, appelé 10 culasse, et des dents 16 issues de la périphérie interne de la culasse 15. Ces dents 16 sont réparties circonférentiellement de manière régulière et s'étendent vers l'intérieur en direction du rotor 12 décrit plus en détails ci-après. Les dents 16 délimitent des encoches 17. Ces dents 16 présentent chacune 15 à leur extrémité libre deux rebords s'étendant circonférentiellement de part et d'autre de la dent. Les extrémités libres des dents délimitent un entrefer avec la périphérie externe du rotor 12 de la machine électrique 10. Le stator 11 comporte en outre un bobinage, par exemple triphasé, comportant une pluralité de bobines 19 pour former les différents pôles du 20 stator 11. Chaque bobine 19 est formée par une pluralité de spires entourant une dent 16 correspondante. Les bobines 19 sont réalisées en sorte qu'une même encoche 17 reçoit deux demi-bobines. On obtient ainsi un bobinage dit de type concentré. Par ailleurs, comme cela est visible sur la figure 2, le rotor 12 d'axe X 25 comporte un corps 21 formé par un paquet de tôle feuilletée constitué par un empilement de tôles ferromagnétiques 22. Le corps de rotor 21 comprend un moyeu 24 destiné à être monté sur l'arbre de la machine et des dents 25 s'étendant radialement par rapport au moyeu 24. Des cavités 28 sont situées entre les dents 25. Chaque cavité 28 est délimitée par deux dents 25 30 consécutives, de sorte qu'il existe une alternance circonférentielle entre les dents 25 et les cavités 28. Les cavités 28 débouchent axialement de part et d'autre du corps de rotor 21. 6 Dans l'exemple représenté, chaque dent 25 comporte deux bras de liaison 29 au moyeu 24. Un évidement 30 est formé entre les bras 29 d'une même dent 25 correspondante pour alléger le rotor 12 et maximiser les performances magnétiques. 5 Chaque dent 25 comprend en outre un trou de fixation apte à recevoir un organe de fixation 32, tel qu'un rivet, pour maintenir ensemble les tôles 22 du rotor 12. Au moins un aimant permanent 33 est positionné dans chaque cavité 28. Ainsi, il sera possible d'utiliser un aimant 33 unique positionné à l'intérieur 10 d'une cavité 28, ou deux aimants 33 ou même plus de deux aimants 33 par cavité 28 empilés axialement les uns sur les autres. Des flasques (non représenté) pourront être fixés sur les extrémités axiales du corps de rotor 21 afin de retenir axialement le ou les aimants 33 à l'intérieur de chaque cavité 28. Des trous de fixation 35 pourront être prévus 15 dans le corps de rotor 21 afin de permettre le passage d'organes de fixation des flasques. Les aimants permanents 33 s'étendent radialement par rapport à l'axe X du rotor 12. On obtient ainsi une configuration de rotor 12 à concentration de flux, les faces latérales en vis-à-vis de deux aimants 33 consécutifs étant de 20 même polarité. Les aimants 33 sont de préférence en terre rare. En variante, les aimants 33 sont en ferrite selon les applications et la puissance recherchée de la machine électrique 10. En l'occurrence, le rotor 12 comporte dix pôles. En outre, des lèvres 38 sont implantées du côté de l'extrémité libre de 25 chaque dent 25. Ces lèvres 38 s'étendent de part et d'autre de chaque dent 25. Ces lèvres 38 constituent ainsi des moyens de retenue radiale des aimants 33. En variante, les cavités 28 pour les aimants 33 pourront être fermées à leur périphérie externe. Il s'agit alors d'une configuration de rotor 12 à aimants permanents enterrés. 30 Un ressort de maintien 40 de l'aimant 33 est disposé à l'intérieur d'une cavité 28 correspondante. Le ressort de maintien 40 prend avantageusement la 7 forme d'une lamelle ondulée à faible coût de revient. Comme cela est visible sur la figure 5, le ressort 40 comporte une alternance de portions bombées 41 et de portions creuses 42 destinées à être situées en regard d'un aimant 33 correspondant. 5 Le ressort de maintien 40 assure le plaquage du ou des aimants 33 de la cavité 28 contre les lèvres 38 correspondantes. Le cas échéant, une plaquette de maintien, dite laminette, pourra être interposée radialement entre l'aimant 33 et les lèvres 38. En outre, le corps de rotor 21 comporte une butée 44 agencée pour 10 maintenir une portion d'extrémité 48 du ressort de maintien 40. La butée 44 est disposée entre l'aimant 33 et une face de fond 45 de la cavité 28 disposée du côté de l'arbre de la machine électrique 10. Une portion d'extrémité 48 du ressort de maintien 40 est disposée entre la face de fond de la cavité 28 et la butée 44 de maintien. 15 Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, un muret 46 s'étend axialement le long d'au moins une portion de la face de fond 45 de cavité 28. Le muret 46 s'étend avantageusement sensiblement suivant toute la hauteur de la cavité 28. Le muret 46 s'étend en vis-à-vis d'une portion ondulée 49 du ressort 40 s'étendant entre deux portions d'extrémité 48, de 20 sorte que la portion ondulée 49 vient en appui contre le muret 46. Une portion d'extrémité 48 pleine du ressort 40 est disposée entre le muret 46 et la butée de maintien 44. Suivant cette réalisation, la butée 44 comporte deux bords d'extrémité, chaque bord d'extrémité étant relié à une face latérale de la cavité 28. La butée 44 s'étend sensiblement dans un plan 25 parallèle à la face de l'aimant 33 contre laquelle vient en appui le ressort 40. Avantageusement, le corps de rotor 21 comporte deux butées 44 par cavité 28, une butée 44 étant positionnée à chacune des extrémités axiales du corps de rotor 21. Ainsi, avant d'insérer le ou les aimants 33 à l'intérieur d'une cavité 28, chaque portion d'extrémité 48 du ressort 40 est mise en 30 place entre le muret 46 et une butée 44 correspondante. Le ou les aimants 33 sont ensuite insérés dans la cavité 28, de sorte que le ressort 40 est comprimé entre le ou les aimants 33 et le muret 46 et exerce par réaction un 8 effort radial permettant de maintenir le ou les aimants 33 à l'intérieur de la cavité 28. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 6 et 7, la butée 44 de maintien comporte un bras de jonction 50. Ce bras de jonction 50 est relié 5 d'une part à la face de fond 45 de la cavité 28 et d'autre part à la butée 44. Le bras de jonction 50 est avantageusement situé dans une zone centrale de la butée 44. La butée 44 comporte deux rebords d'extrémité 52 faisant saillie de part et d'autre du bras de jonction 50. Ces rebords d'extrémité 52 sont espacés des 10 faces latérales de la cavité 28. En variante, les rebords d'extrémité 52 de la butée 44 sont reliés aux faces latérales de la cavité 28. Le muret 46 analogue à celui du premier mode de réalisation des figures 2, 3, et 4 pourra comporter une partie formant le bras de jonction 50 de la butée 44. 15 Par ailleurs, comme on peut le voir clairement sur les figures 7 et 8, le ressort de maintien 40 présente une extrémité en forme de fourche comportant deux jambes 53 disposées de part et d'autre du bras de jonction 50. Ces jambes 53 sont obtenues par la réalisation d'une échancrure 54 ménagée dans chaque portion d'extrémité 48 du ressort 40. 20 Selon une réalisation, le corps de rotor 21 comporte deux butées 44 par cavité 28, une butée 44 étant positionnée à chacune des extrémités axiales du corps de rotor 21. Ainsi, avant d'insérer le ou les aimants 33 à l'intérieur d'une cavité 28, les jambes 53 de chaque portion d'extrémité 48 d'un ressort 40 sont disposées de part et d'autre d'un bras de jonction 50 correspondant. 25 Les jambes 53 sont alors maintenues entre les rebords 52 de la butée 44 et la face de fond 45 de la cavité 28. Le ou les aimants 33 sont ensuite insérés dans la cavité 28, de sorte que le ressort 40 est comprimé entre le ou les aimants 33 et le muret 46 et exerce par réaction un effort radial permettant de maintenir le ou les aimants 33 à l'intérieur de la cavité 28. 30 Avantageusement, la butée de maintien 44 est formée par une pluralité de tôles 22 du paquet 21, par exemple au moins 5 tôles. Le rotor 12 comporte 9 alors deux types de tôles 22 pour former le paquet, un premier type de tôles 22 comportant une portion de la butée 44, et un deuxième type de tôles 22 étant dépourvu de portion de butée 44. Alternativement, on pourra utiliser une butée 44 différente à chaque 5 extrémité du corps de rotor 21. Le ressort 40 présente alors une portion d'extrémité 48 en forme de fourche située de part et d'autre d'un bras de jonction 50 d'une butée 44 et une extrémité pleine située dans un espace entre la butée 44 et le muret 46. Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple 10 uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, REVENDICATIONS1. Machine électrique tournante (10), notamment pour véhicule automobile, par exemple pour un compresseur de climatisation de véhicule automobile, comportant: - un stator (11), - un rotor (12) comportant un corps (21) muni de cavités (28) et au moins un aimant permanent (33) disposé à l'intérieur d'une cavité (28), - un ressort (40) de maintien de l'aimant permanent (33) positionné à l'intérieur de la cavité (28), caractérisée en ce que - le corps de rotor (21) comporte au moins une butée de maintien (44) agencée pour maintenir une portion d'extrémité (48) du ressort de maintien (40), - la butée de maintien (44) étant disposée entre une face de fond (45) de la cavité (28) et l'aimant (33), - la portion d'extrémité (48) du ressort de maintien (40) étant disposée entre le fond de la cavité (28) et la butée de maintien (44). 2. Machine électrique tournante selon la revendication 1, caractérisée en ce que la butée de maintien (44) comporte deux bords d'extrémité, chaque bord d'extrémité étant relié à une face latérale de la cavité (28). 3. Machine électrique tournante selon la revendication 1, caractérisée en ce que la butée de maintien (44) comporte un bras de jonction (50), ledit bras de jonction (50) étant relié d'une part à la face de fond (45) de la cavité (28) et d'autre part à la butée de maintien (44). 4. Machine électrique tournante selon la revendication 3, caractérisée en ce que la butée de maintien (44) comporte deux rebords d'extrémité (52) faisant saillie de part et d'autre du bras de jonction (50). 5. Machine électrique tournante selon la revendication 4, caractérisée en ce que le ressort de maintien (40) présente une portion d'extrémité (48) 30 en forme de fourche comportant deux jambes (53) disposées de part et d'autre du bras de jonction (50). 11 6. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le corps de rotor (21) comporte au moins un muret (46) s'étendant axialement le long d'au moins une portion de la face de fond (45) de la cavité (28). 5 7. Machine électrique tournante selon la revendication 6, caractérisée en ce que le muret (46) s'étend suivant sensiblement toute la hauteur de la cavité (28). 8. Machine électrique tournante selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que le muret (46) s'étend en vis-à-vis d'une portion 10 ondulée (49) du ressort de maintien (40), ladite portion ondulée venant en appui contre le muret (46). 9. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu'une portion d'extrémité (48) du ressort de maintien (40) est disposée entre le muret (46) et la butée de 15 maintien (44). 10. Machine électrique tournante selon les revendications 3 et 6, caractérisée en ce que le muret (46) comporte une partie formant le bras de jonction (50) de la butée de maintien (44). 11. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des 20 revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le corps de rotor (21) est formé par un paquet de tôles (22) constitué par un empilement de tôles (22) ferromagnétiques. 12. Machine électrique tournante selon la revendication 11, caractérisée en ce que la butée de maintien (44) est formée par une pluralité 25 de tôles (22) du paquet de tôles. 13. Machine électrique tournante selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que le corps de rotor (21) comporte deux types de tôles (22) pour former le paquet de tôles, un premier type de tôle (22) comportant une portion de la butée de maintien (44), un deuxième type de tôle (22) étant dépourvu de portion de la butée de maintien (44). 12 14. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que la butée de maintien (44) s'étend sensiblement dans un plan parallèle à une face de l'aimant permanent (33) contre laquelle vient en appui le ressort de maintien (40). 5