Brevet FR3108804A1 — publié le 20211001

Rotor pour machine électrique tournante et machine électrique tournante L’invention porte sur un rotor (1) pour machine électrique tournante en rotation par rapport à un axe (2) de rotation, le rotor (1) comprenant : - un corps (3), - des aimants permanents (4), le corps comprenant une pluralité de dents rotoriques (5) définissant des cavités (6) dans lesquelles sont logés les aimants permanents (4), chaque dent rotorique (5) comprenant au moins une partie de maintien (7, 25), la partie de maintien (7) comprenant : - une portion de maintien (8) comprenant une face de maintien (9) sur laquelle est en appui une face radialement la plus extérieure (10) de l’aimant permanent (4), - une aile (11) à distance de la face radialement la plus extérieure (10) et dans le prolongement circonférentiel de la portion de maintien (8). L’invention porte également sur une machine électrique tournante équipée d’un tel rotor. Figure pour l’abrégé : Figure 3 Rotor pour machine électrique tournante et machine électrique tournante La présente invention porte sur un rotor de machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, ainsi que sur une machine électrique tournante équipée d’un tel rotor. Il est connu du document FR2983657A1 un rotor pour machine électrique tournante, apte à interagir avec un stator de la machine électrique tournante et en rotation par rapport à un axe de rotation, le rotor comprenant : - un corps, - des aimants permanents, le corps comprenant une pluralité de dents rotoriques définissant des cavités dans lesquelles sont logés les aimants permanents, et chaque dent rotorique comprenant au moins une partie de maintien, la partie de maintien comprenant une portion de maintien comprenant une face de maintien sur laquelle est en appui plan une face radialement la plus extérieure de l’aimant permanent. Ce type de rotor présente l’inconvénient de générer des ondulations de couple lors de son utilisation dans une machine électrique tournante. Ces ondulations de couple sont une source de bruit indésirable en fonctionnement. En effet cette ondulation de couple crée d’une part une vibration couramment appelée bruit magnétique et d’autre part peut générer du bruit dans des ensembles mécaniques connectés directement ou indirectement en rotation au rotor, notamment dans des engrenages. De plus, en particulier lorsque la machine électrique est utilisée comme générateur, une ondulation indésirable sur le courant fourni par la machine peut être générée. La présente invention vise à résoudre tout ou partie de ces inconvénients. L’invention porte sur un rotor pour machine électrique tournante, apte à interagir avec un stator de la machine électrique tournante et en rotation par rapport à un axe de rotation, le rotor comprenant : - un corps, - des aimants permanents, le corps comprenant une pluralité de dents rotoriques définissant des cavités dans lesquelles sont logés les aimants permanents, chaque dent rotorique comprenant au moins une partie de maintien, la partie de maintien comprenant : - une portion de maintien comprenant une face de maintien sur laquelle est en appui une face radialement la plus extérieure de l’aimant permanent, - une aile à distance de la face radialement la plus extérieure et dans le prolongement circonférentiel de la portion de maintien. L’utilisation d’une aile à distance de la face radialement la plus extérieure de l’aimant permanent permet de prolonger la partie de maintien de la dent rotorique et donc son étendue circonférentielle d’interaction avec le stator. Une réduction de l’ondulation du couple et donc du bruit est ainsi possible. De plus l’utilisation d’une aile à distance a pour effet de réduire l’épaisseur de l’aile et donc sa masse. Ainsi il est possible d’obtenir une bonne tenue en centrifugation de la partie de maintien de la dent rotorique grâce à une réduction des contraintes mécaniques à la base de la partie de maintien, c’est-à-dire dans la zone de liaison entre la partie de maintien et le reste de la dent rotorique. Une réduction des contraintes mécaniques est également obtenue par l’absence de contact entre l’aimant permanent et l’aile, c’est-à-dire au niveau de la partie extrémale de la partie de maintien. Le contact entre l’aimant permanent et la partie de maintien étant plus proche de la base de la partie de maintien, une réduction du moment de flexion et donc des contraintes à la base la partie de maintien est possible. Une zone de la partie de maintien, correspondant à l’aile, n’étant pas en contact avec l’aimant permanent, une meilleure canalisation du flux magnétique est rendue possible. Il est ainsi possible d’améliorer le couple de la machine électrique dans laquelle le rotor peut être utilisé. Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la face radialement la plus extérieure présente un premier plan de symétrie parallèle à l’axe de rotation, et la portion de maintien comporte une première extrémité, d’une première épaisseur, au niveau d’un deuxième plan parallèle au premier plan et passant par une partie extrémale de la face de maintien, et l’aile s’étend circonférentiellement entre la première extrémité et une deuxième extrémité libre, la deuxième extrémité étant distante d’une première distance de la face radialement la plus extérieure de l’aimant permanent, la première extrémité étant distante d’une deuxième distance du premier plan, la première extrémité et la deuxième extrémité étant distante d’une troisième distance, le ratio entre la troisième distance et la deuxième distance étant compris entre 0,09 et 0,45, notamment entre 0,13 et 0,23, et le ratio entre la première épaisseur et la première distance étant compris entre 0,04 et 0,86, notamment entre 0,07 et 0,17. De tels ratios dimensionnels permettent de réduire les ondulations de couple et donc le bruit de la machine électrique. Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, l’aile s’écarte de la face radialement la plus extérieure de l’aimant permanant entre la première extrémité et la deuxième extrémité. Une telle caractéristique permet d’améliorer le flux magnétique dans la partie de maintien. En effet elle permet de limiter les variations brutales d’épaisseur de la partie de maintien qui aurait pour effet d’entrainer localement des concentrations de flux magnétique et une baisse des performances de la machine et en particulier une baisse du couple de la machine. Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, une face radialement interne de l’aile est plane et forme un angle avec la tangente à la face radialement extérieure de l’aimant permanent au niveau de la partie extrémale de la face de maintien. Une telle forme d’aile permet d’améliorer encore la répartition des flux magnétiques et donc les performances de la machine électrique. Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, chaque aimant permanent comprend à une extrémité radialement extérieure une plaquette d’appui, la face radialement la plus extérieure de chaque aimant permanent étant formée sur la plaquette d’appui. L’utilisation d’une plaquette d’appui permet, grâce à la relative souplesse de la plaquette d’appui, d’améliorer le contact entre la face de maintien de la portion de maintien et la partie magnétique de l’aimant permanent. Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, chaque dent rotorique comprend une première partie de maintien et une deuxième partie de maintien. L’utilisation de deux parties de maintien par dent rotorique permet d’améliorer le maintien de l’aimant permanent logé entre deux dents rotoriques consécutives. Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la première partie de maintien et la deuxième partie de maintien sont symétriques par rapport au premier plan, la première partie de maintien et la deuxième partie de maintien faisant partie de deux dents rotoriques consécutives maintenant un même aimant permanent. Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, chacun des aimants permanents a pour plan de symétrie le premier plan. Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le premier plan passe par l’axe de rotation. Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la face radialement la plus extérieure de l’aimant permanent est plane. L’invention porte également sur une machine électrique tournante comprenant un rotor tel que décrit précédemment. Dans tout ce qui précède, la machine électrique tournante peut avoir un stator ayant un enroulement électrique polyphasé, par exemple formé par des fils ou par des barres conductrices reliées les unes les autres. La machine électrique tournante peut comprendre un composant électronique de puissance, apte à être connecté au réseau de bord d’un véhicule. Ce composant électronique de puissance comprend par exemple un onduleur/redresseur permettant, selon que la machine électrique fonctionne en moteur ou en génératrice, de charger un réseau de bord du véhicule ou d’être électriquement alimenté depuis ce réseau. La machine électrique tournante peut encore comprendre une poulie ou tout autre moyen de liaison vers le reste du groupe motopropulseur du véhicule. La machine électrique tournante est par exemple reliée, notamment via une courroie, au vilebrequin du moteur thermique du véhicule. En variante, la machine électrique est reliée à d’autres emplacement du groupe motopropulseur, par exemple à l’entrée de la boîte de vitesses du point de vue du couple transitant vers les roues du véhicule, en sortie de la boîte de vitesses du point de vue du couple transitant vers les roues du véhicule, au niveau de la boîte de vitesses du point de vue du couple transitant vers les roues du véhicule, ou encore sur le train avant ou le train arrière de ce groupe motopropulseur. L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci et à l’examen du dessin annexé sur lequel : - la figure 1 représente une vue partielle d’un rotor de machine électrique tournante selon un mode de réalisation de l’invention, - la figure 2 représente une vue schématique partielle du rotor de la figure 1, - la figure 3 représente une autre vue en coupe du rotor de la figure 1. Sur toutes les figures, les éléments identiques ou assurant la même fonction portent les mêmes numéros de référence. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation ou que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d’autres réalisations. La figure 1 représente un rotor 1 de machine électrique tournante. Le rotor 1 est en rotation par rapport à un axe 2 de rotation. Le rotor est apte à interagir avec un stator (non représenté), notamment un stator comprenant un corps, par exemple un paquet de tôles magnétiques, et un enroulement électrique polyphasé. Le rotor comprend un corps 3 et des aimants permanents 4. Le corps 3 comprend une pluralité de dents rotoriques 5 définissant des cavités 6 dans lesquels sont logés les aimants permanents 4. Le corps 3 comprend par exemple un paquet de tôles magnétiques. Le corps 3 peut présenter dans sa partie centrale un logement dans lequel est emmanché l’arbre du rotor. Chaque dent rotorique 5 comprend au moins une partie de maintien 7, 25. La partie de maintien 7, 25 maintient un aimant permanent 4 radialement vers l’extérieur. La partie de maintien 7, 25 comprend une portion de maintien 8. La portion de maintien 8 comprend une face de maintien 9 sur laquelle est en appui une face radialement la plus extérieure 10 de l’aimant permanent 4. La face radialement la plus extérieure 10 de l’aimant permanent 4 est par exemple plane comme dans les modes de réalisation représentés sur les figures. La face de maintien 9 est alors également plane. Dans un autre mode de réalisation non représenté, la face radialement la plus extérieure est courbe et la face de maintien présente une forme complémentaire à la face radialement la plus extérieure et est donc également courbée dans une zone de contact entre la face radialement la plus extérieure et la face de maintien. La partie de maintien comprend en outre une aile 11 dans le prolongement circonférentiel de la portion de maintien 8. L’aile 11 est à distance de la face radialement la plus extérieure 10. Par exemple l’aile 11 s’écarte de la face radialement la plus extérieure 10 de l’aimant permanent 4 en s’éloignant de la portion de maintien 8. Dans un autre mode de réalisation non représenté, l’aile est à distance constante de la face radialement la plus extérieure de l’aimant permanent. La face radialement la plus extérieure peut présenter un premier plan 12 de symétrie parallèle à l’axe de rotation 2. Dans les modes de réalisation représentés sur les figures, le premier plan 12 passe par l’axe de rotation 2. Dans un autre mode de réalisation non représenté, le premier plan de symétrie ne passe pas par l’axe de rotation. La portion de maintien comprend une première extrémité 13 d’une première épaisseur 14. La première épaisseur 14 est mesurée au niveau d’un deuxième plan 15 parallèle au premier plan 12. Le deuxième plan 15 passe par une partie extrémale 16 de la face de maintien 9. L’aile s’étend entre la première extrémité 13 et une deuxième extrémité 17 libre. La deuxième extrémité 17 comprend par exemple une face d'extrémité, circonférentiellement parlant, qui est plane, par exemple parallèle au premier plan 12. Comme présenté sur la figure 1 et la figure 3, la deuxième extrémité 17 peut comprendre un congé 28 dans une partie radialement la plus extérieure. Dans un autre mode de réalisation non représenté, la deuxième extrémité peut présenter un congé dans une partie radialement la plus intérieure. La deuxième extrémité 17 est distante d’une première distance 8 de la face radialement la plus extérieure 10 de l’aimant permanent 4. La première extrémité 13 est distante d’une deuxième distance 19 du premier plan 12. La première extrémité 13 et la deuxième extrémité 17 sont distantes d’une troisième distance 20. Le ratio entre la troisième distance 20 et la deuxième distance 19 est compris entre 0,09 et 0,45, notamment entre 0,13 et 0,23, en particulier 0,18. Le ratio entre la première épaisseur 14 et la première distance 18 est compris entre 0,04 et 0,86, notamment entre 0,07 et 0,17, en particulier 0,12. Chaque dent rotorique 5 peut présenter sur sa partie radialement la plus extérieure une surface courbe 27 de rayon inférieur ou égal au rayon du rotor 1. Le centre de la courbure 30 de la surface courbe 27 est par exemple sur un troisième plan 29 de symétrie de la dent rotorique 5. Comme représenté sur les figures, l’aile 11 peut s’écarter de la face radialement la plus extérieure 10 de l’aimant permanent 4 entre la première extrémité 13 et la deuxième extrémité 17. L’aile 11 peut notamment présenter une face radialement interne 21 plane. La face radialement interne 21 forme un angle 22 avec la tangente à la face radialement extérieure 10 de l’aimant permanent 4 au niveau de la partie extrémale 16 de la face de maintien 9 comme représenté sur la figure 2. Dans les modes de réalisation représentés sur les figures la face radialement extérieure 10 de l’aimant permanent 4 est plane. La face radialement interne 21 forme donc un angle 22 avec la face radialement extérieure 10 de l’aimant permanent 4. L’aimant permanent 4 peut comprendre à une extrémité radialement extérieure 23 une plaquette d’appui 24 autrement appelée laminette. L’aimant permanent 4 peut donc comprendre une partie magnétique et la plaquette d’appui. Une telle plaquette d’appui 24 est fabriquée dans un matériau plus souple que la partie magnétique. La plaquette d’appui 24 est par exemple réalisée en un matériau plastique ou composite notamment une résine chargée avec des fibres de verre. La plaquette d’appui 24 est positionnée entre la face de maintien 9 de la portion de maintien 8 et la partie magnétique de l’aimant permanent 4. La plaquette d’appui 24 permet d’améliorer le contact entre la face de maintien 9 de la portion de maintien 8 et la partie magnétique de l’aimant permanent 4. Deux dents rotoriques 5 peuvent comprendre une première partie de maintien 7 et une deuxième partie de maintien 25 comme représenté sur la figure 1 et la figure 3. La première partie de maintien 7 et la deuxième partie de maintien 25 des deux dents rotoriques consécutives maintiennent un même aimant permanent 4. La première partie de maintien 7 et la deuxième partie de maintien 25 peuvent être symétriques par rapport au premier plan 12. La première partie de maintien 7 et la deuxième partie de maintien 25 faisant partie de deux dents rotoriques consécutives maintiennent un même aimant permanent 4. Chaque aimant permanent 4 peut avoir pour plan de symétrie un premier plan 12. Le rotor 1 présente autant de premiers plans 12 que d’aimants permanents 4. Dans les modes de réalisation dans lesquels le nombre d’aimants permanents est pair, le premier plan 12 d’un premier aimant permanent 4 est confondu avec le premier plan 12 d’un deuxième aimant permanent qui lui est opposé par rapport à l’axe de rotation 2. Dans un autre mode réalisation non représenté chaque dent rotorique n’a qu’une partie de maintien. La partie magnétique des aimants permanents 4 est par exemple de type ferrite. Rotor (1) pour machine électrique tournante, apte à interagir avec un stator de la machine électrique tournante et en rotation par rapport à un axe (2) de rotation, le rotor (1) comprenant : un corps (3), des aimants permanents (4), le corps comprenant une pluralité de dents rotoriques (5) définissant des cavités (6) dans lesquelles sont logés les aimants permanents (4), chaque dent rotorique (5) comprenant au moins une partie de maintien (7, 25), la partie de maintien (7) comprenant : - une portion de maintien (8) comprenant une face de maintien (9) sur laquelle est en appui une face radialement la plus extérieure (10) de l’aimant permanent (4), - une aile (11) à distance de la face radialement la plus extérieure (10) et dans le prolongement circonférentiel de la portion de maintien (8). Rotor (1) selon la revendication précédente dans lequel la face radialement la plus extérieure (10) présente un premier plan (12) de symétrie parallèle à l’axe de rotation (2), et dans lequel la portion de maintien (8) comporte une première extrémité (13), d’une première épaisseur (14), au niveau d’un deuxième plan (15) parallèle au premier plan (12) et passant par une partie extrémale (16) de la face de maintien (9), et dans lequel l’aile (11) s’étend circonférentiellement entre la première extrémité (13) et une deuxième extrémité (17) libre, la deuxième extrémité (17) étant distante d’une première distance (18) de la face radialement la plus extérieure (10) de l’aimant permanent (4), la première extrémité (13) étant distante d’une deuxième distance (19) du premier plan (12), la première extrémité (13) et la deuxième extrémité (17) étant distante d’une troisième distance (20), le ratio entre la troisième distance (20) et la deuxième distance (19) étant compris entre 0,09 et 0,45, notamment entre 0,13 et 0,23, et le ratio entre la première épaisseur (14) et la première distance (18) étant compris entre 0,04 et 0,86, notamment entre 0,07 et 0,17. Rotor (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’aile (11) s’écarte de la face radialement la plus extérieure (10) de l’aimant permanant (4) entre la première extrémité (13) et la deuxième extrémité (17). Rotor (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel une face radialement interne (21) de l’aile (11) est plane et forme un angle (22) avec la tangente à la face radialement extérieure (10) de l’aimant permanent (4) au niveau de la partie extrémale (16) de la face de maintien (9). Rotor (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel chaque aimant permanent (4) comprend à une extrémité radialement extérieure (23) une plaquette d’appui (24), la face radialement la plus extérieure (10) de chaque aimant permanent (4) étant formée sur la plaquette d’appui (24). Rotor (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel chaque dent rotorique (5) comprend une première partie de maintien (7) et une deuxième partie de maintien (25). Rotor (1) selon la revendication précédente dans lequel la première partie de maintien (7) et la deuxième partie de maintien (25) sont symétriques par rapport au premier plan (12), la première partie de maintien (7) et la deuxième partie de maintien (25) faisant partie de deux dents rotoriques (5) consécutives maintenant un même aimant permanent (4). Rotor (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel chacun des aimants permanents (4) a pour plan de symétrie le premier plan (12). Rotor (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le premier plan (12) passe par l’axe de rotation (2). Machine électrique tournante comprenant un rotor (1) selon l’une des revendications précédentes.