Brevet FR3108803A1 — publié le 20211001

L’invention concerne un rotor (10) pour moteur électrique (30) comprenant : - un arbre (12) de rotor monté rotatif autour d’un axe (X); - un paquet de tôles (14) monté coaxialement sur l’arbre (12) de rotor, ledit paquet de tôles (14) comprenant une pluralité de premières cavités internes (141) et de deuxièmes cavités internes (142) ; - une pluralité d’aimants permanents (15) logés à l’intérieur des premières cavités internes (141) du paquet de tôles (14); - un flasque avant (17) et un flasque arrière (19) montés coaxialement sur l’arbre (12) de rotor et agencés axialement de part et d’autre du paquet de tôles (14); caractérisé en ce qu’au moins deux des deuxièmes cavités internes (142) logent chacune au moins un élément d’absorption acoustique (16), ledit au moins un élément d’absorption acoustique (16) étant apte à atténuer les vibrations et/ou les bruits mécaniques et/ou magnétiques générés par le rotor lors de son fonctionnement au sein du moteur électrique. Figure 2 Rotor pour moteur électrique intégrant des éléments d'absorption acoustique L’invention concerne un rotor pour moteur électrique. L’invention concerne également un moteur électrique comprenant un tel rotor. De manière générale, les moteurs électriques actuels comportent un rotor solidaire d’un arbre et un stator qui entoure le rotor. Le stator est monté dans un carter qui comporte des roulements pour le montage en rotation de l’arbre. Le rotor comporte un corps formé par un empilage de tôles ou roues polaires (claw pole) maintenues sous forme de paquet au moyen d’un système de fixation adapté. Le corps du rotor comporte des cavités internes logeant des aimants permanents. Le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue de dents délimitant deux à deux une pluralité d’encoches ouvertes vers l’intérieur du corps de stator et destinées à recevoir des enroulements de phase. Ces enroulements de phase traversent les encoches du corps de stator et forment des chignons faisant saillie de part et d’autre du corps de stator. Les enroulements de phase peuvent par exemple être constitués d’une pluralité de segments de conducteur en forme de U, les extrémités libres de deux segments adjacents étant reliées entre elles par soudage. Dans le rotor, le paquet de tôles est enserré axialement entre un flasque avant et un flasque arrière montés coaxialement à l’arbre. Chaque flasque a globalement la forme d’un disque s’étendant dans un plan radial perpendiculaire à l’axe de l’arbre. Chaque flasque comporte un orifice central pour le montage coaxial sur l’arbre et plusieurs trous traversants destinés à recevoir des vis de fixation traversant axialement l’ensemble du paquet de tôles, lesdites vis étant solidarisées aux flasques au moyen d’écrous. Les flasques avant et arrière sont généralement formés d’un matériau amagnétique, conducteur de chaleur, par exemple un métal. Le carter comporte généralement des paliers avant et arrière assemblés ensemble. Les paliers définissent une cavité interne dans laquelle sont logés le rotor et le stator. Chacun des paliers porte centralement un roulement à bille pour le montage en rotation de l’arbre du rotor. Lors de leur fonctionnement, les moteurs électriques génèrent souvent des bruits qui peuvent s’avérer gênants pour les personnes situées à proximité. Ces bruits peuvent être d’ordre mécanique et résulter des chocs ou frottements entre les pièces mécaniques lors de la rotation du rotor. Ils peuvent également être d’ordre magnétique et être générés par les forces magnétiques produites par les courants circulant dans le moteur électrique. En effet, ces forces magnétiques peuvent faire vibrer la structure du moteur électrique à des fréquences audibles (de 20 Hz à 20 kHz), et ces vibrations sont transmises à l'air ambiant par la structure, générant du bruit. Pour réduire les nuisances sonores générées par les moteurs électriques, les solutions actuellement envisagées consistent généralement à optimiser le design ou le matériau constitutif des pièces mécaniques utilisées dans le moteur de manière à limiter les bruits mécaniques. Ces solutions ne permettent toutefois pas de réduire les bruits magnétiques. Un des buts de l’invention est donc de proposer une solution au problème des nuisances sonores générées par les moteurs électriques tel que décrit précédemment, et, notamment, de proposer une solution permettant de réduire à la fois les bruits mécaniques et les bruits magnétiques. A cet effet, l’invention concerne un rotor pour moteur électrique comprenant : - un arbre de rotor monté rotatif autour d’un axe; - un paquet de tôles monté coaxialement sur l’arbre de rotor, ledit paquet de tôles comprenant une pluralité de premières cavités internes et de deuxièmes cavités internes; - une pluralité d’aimants permanents logés à l’intérieur des premières cavités internes du paquet de tôles; - un flasque avant et un flasque arrière montés coaxialement sur l’arbre de rotor et agencés axialement de part et d’autre du paquet de tôles; dans lequel au moins deux des deuxièmes cavités internes logent chacune au moins un élément d’absorption acoustique, ledit au moins un élément d’absorption acoustique étant apte à atténuer les vibrations et/ou les bruits mécaniques et/ou magnétiques générés par le rotor lors de son fonctionnement au sein du moteur électrique. Ainsi configuré, le rotor de l’invention permettra de réduire les nuisances sonores générées lors de son fonctionnement. En particulier, les vibrations et/ou les bruits mécaniques et/ou magnétiques générés par le rotor seront absorbés par les éléments d’absorption acoustique logés à l’intérieur des deuxièmes cavités internes du paquet de tôles. Selon d’autres variantes de réalisation, le rotor de l’invention pourra comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou en combinaison : - lesdites au moins deux deuxièmes cavités internes sont disposées de manière symétrique par rapport à l’axe. - au moins quatre deuxièmes cavités internes logent chacune au moins un élément d’absorption acoustique, lesdites au moins quatre deuxièmes cavités internes étant régulièrement espacées autour de l’axe. - l’ensemble des deuxièmes cavités internes logent chacune au moins un élément d’absorption acoustique. - le ou chaque élément d’absorption acoustique possède une forme complémentaire à celle de la deuxième cavité interne dans laquelle il est logé. - le ou chaque élément d’absorption acoustique est constitué d’un matériau choisi parmi une matière silicone, un polyuréthane minéral, une mousse à base de polyuréthane, et une mousse à base de polyamide. - chaque deuxième cavité interne est axialement traversante et possède une section en forme de portion d’anneau. - chaque deuxième cavité interne est axialement traversante et possède une section de forme triangulaire ou rectangulaire. - le ou chaque élément d’absorption acoustique est solidarisé à l’un des flasques avant ou arrière, ledit élément d’absorption acoustique pouvant notamment être surmoulé, ou soudé, ou collé, ou clippé audit flasque avant ou arrière. - le ou chaque élément d’absorption acoustique est indépendant des flasques avant et arrière et est maintenu en position de chaque côté par lesdits flasques avant et arrière lorsque lesdits flasques avant et arrière sont assemblés l’un à l’autre. Selon un autre aspect, l’invention concerne également un moteur électrique comprenant un rotor tel que défini précédemment. L’invention sera davantage comprise à la lecture de la description non limitative qui va suivre, faite en référence aux figures ci-annexées. est une vue en perspective tronquée d’un moteur électrique incorporant un rotor selon un mode particulier de réalisation de l’invention. est une vue agrandie du rotor représenté sur la figure 1, le flasque d’équilibrage arrière n’étant pas représenté. est une vue axiale arrière du rotor de la figure 2. est une vue en perspective d’un élément d’absorption acoustique pouvant être logé à l’intérieur du rotor de la figure 2. est une vue en perspective d’un ensemble de deux éléments d’absorption acoustique pouvant être logés à l’intérieur du rotor de la figure 2. est une vue en perspective d’un ensemble de quatre éléments d’absorption acoustique pouvant être logés à l’intérieur du rotor de la figure 2. est une vue en perspective d’un ensemble monobloc formé de deux éléments d’absorption acoustique et d’un flasque arrière. est une vue en perspective d’un ensemble monobloc formé de quatre éléments d’absorption acoustique et d’un flasque arrière. Dans l’ensemble de la description et dans les revendications, les termes « axial » et « radial » et leurs dérivés sont définis par rapport à l’axe de rotation du rotor. Ainsi, une orientation axiale se rapporte à une orientation parallèle à l’axe de rotation du rotor et une orientation radiale se rapporte à une orientation perpendiculaire à l’axe de rotation du rotor. Par ailleurs, par convention, les termes « avant » et « arrière » font référence à des positions séparées le long de l’axe de rotation du rotor. En particulier, l’extrémité « avant » de l’arbre du rotor correspond à l’extrémité de l’arbre sur laquelle peut être fixé(e) une poulie, un pignon, une cannelure destiné(e) à transmettre le mouvement de rotation du rotor à tout autre dispositif similaire de transmission de mouvements. En référence à la figure 1, il est représenté un moteur électrique 30 mettant en œuvre un rotor 10 conforme à l’invention. Ce moteur électrique 30 comprend notamment un carter en deux parties logeant le rotor 10 solidaire en rotation d’un arbre 12 monté rotatif autour d’un axe X et un stator 36 annulaire qui entoure le rotor 10 de manière coaxiale à l’arbre 12. Le carter est constitué notamment d’un palier avant 32 et un palier arrière 34 connectés l’un à l’autre au moyen de vis de fixation 31. Les paliers 32, 34 sont de forme creuse et portent chacun centralement un roulement à billes respectivement 33 et 35 pour le montage en rotation de l’arbre 32. Comme illustré sur la figure 1, des chignons 37 font saillie axialement de part et d’autre du corps de stator 36 et sont logés dans l’espace intermédiaire séparant le stator 36 des paliers respectifs 32, 34. Comme représenté sur les figures 2 et 3, le rotor 10 comprend un corps sensiblement cylindrique formé par un paquet de tôles 14 réalisé dans un matériau ferromagnétique, notamment en acier, ainsi qu’une pluralité d’aimants permanents 15 destinés à être logés dans une pluralité de premières cavités internes 141 formées à l’intérieur du paquet de tôles 14 et disposées obliquement les unes aux autres, chacune des premières cavités internes 141 logeant un unique aimant permanent 15. Les aimants 15 pourront être constitués de terre rare par exemple. Dans le mode de réalisation représenté, les aimants 15 possèdent une forme de parallélépipède à section rectangulaire et sont disposés axialement autour de l’arbre 12. Les aimants 15 sont répartis uniformément le long du bord pépiphérique externe du corps de rotor et sont disposés de manière à former un motif en étoile à plusieurs branches. Le paquet de tôles 14 est monté coaxialement sur l’arbre 12. L’arbre 12 pourra être emmanché en force à l’intérieur d’une ouverture centrale du paquet de tôles 14 de manière à lier en rotation le corps du rotor avec l’arbre 12. Le paquet de tôles 14 est formé d’un empilement axial de tôles qui s’étendent dans un plan radial perpendiculaire à l’axe X de l’arbre 12. Une pluralité de trous de fixation 11 sont réalisés dans le paquet de tôles 14 pour permettre le passage de boulons de fixation 13 des tôles du paquet. Ces trous de fixation 11 sont traversants de sorte qu’il est possible de faire passer à l’intérieur de chaque trou 11 un boulon 13. Une première extrémité des boulons 13 est en appui contre la face externe d’un flasque d’extrémité avant 17, tandis que l’autre extrémité des boulons est en appui contre la face externe d’un flasque d’extrémité arrière 19 (représenté sur la figure 1). Ainsi, le paquet de tôles 14 est enserré axialement entre le flasque d’extrémité avant 17 et le flasque d’extrémité arrière 19. Ces flasques 17, 19 permettent d’assurer un équilibrage du rotor 10 tout en permettant un bon maintien des aimants 15 à l’intérieur des premières cavités internes 141. L’équilibrage de ces flasques peut être effectué par ajout ou retrait de matière. Le retrait de matière peut être effectué par usinage, tandis que l’ajout de matière peut être effectué en implantant des éléments dans des ouvertures prévues à cet effet et réparties suivant la circonférence du flasque 17, 19. Comme illustré sur la figure 3, qui est une vue axiale arrière du rotor de la figure 2 dans lequel les boulons de fixation 13 n’ont pas été représentés, le paquet de tôles 14 comprend par ailleurs une pluralité de deuxièmes cavités internes 142 s’étendant suivant une direction radiale par rapport à l’axe X et sont axialement traversantes. Dans le mode de réalisation représenté, ces deuxièmes cavités internes 142 sont au nombre de quatre, à savoir les cavités 142a, 142b, 142c et 142d. Les cavités 142a-142d possèdent chacune une section en forme de portion d’anneau et sont réparties uniformément autour de l’axe X. Deux cavités 142a-142d directement adjacentes sont séparées par un segment radial 18 du paquet de tôles 14 de sorte qu’une partie annulaire centrale du corps du rotor est constitué d’une alternance de deuxième cavités internes 142a-142d et de segments radiaux 18. Chaque cavité 142a-142d est configurée pour loger un unique élément d’absorption acoustique 16, représenté sur la figure 4. L’élément d’absoprtion acoustique 16 possèdera avantageusement une forme complémentaire à celle des cavités 142a-142d. il possèdera par ailleurs des propriétés spécifiques le rendant apte à atténuer les vibrations et/ou les bruits. A cet effet, il pourra être constitué d’un matériau choisi parmi une matière silicone, un polyuréthane minéral, une mousse à base de polyuréthane, et une mousse à base de polyamide. Dans l’exemple de réalisation de la figure 5, deux éléments d’absorption acoustique 16a et 16c sensiblement identiques pourront être disposés respectivement dans les cavités 142a et 142c qui sont symétriques par rapport à l’axe X de manière à garantir un bon équilibrage du rotor 10, les cavités 142b et 142d étant dans ce cas vides. Dans le cas où le niveau de bruit à atténuer dépasserait la capacité d’absorption acoustique de la paire d’éléments d’absorption acoustique 16a, 16c, il pourra être envisagé dans une autre variante de réalisation d’utiliser deux éléments d’absorption acoustique additionnels 16b et 16d, comme représentés sur la figure 6, lesquels pourront être disposés respectivement dans les cavités 142b et 142d. Dans ce cas, toutes les cavités internes 142a-142d seraient occupées par les éléments d’absorption acoustique 16a-16d. Dans une autre configuration (non représentée) de l’invention, le paquet de tôles 14 pourra comprendre trois, ou un multiple de trois, deuxièmes cavités internes 142, lesdites deuxièmes cavités internes 142 étant susceptibles de loger trois éléments d’absorption acoustique 16, lesdits éléments d’absorption acoustique 16 étant disposés de manière symétrique autour de l’axe X. En particulier, les centres de gravité desdits éléments d’absorption acoustique 16 pourront avantageusement formés un triangle équilatéral dans un plan orthogonal à l’axe X de l’arbre 12. Dans toutes les configurations évoquées ci-dessus, chaque élément d’absorption acoustique 16 est positionné de manière symétrique autour de l’axe X et par rapport aux autres éléments d’absorption acoustique afin de ne pas créer de balourd pour le rotor. Dans un mode de réalisation possible, chaque élément d’absorption acoustique 16 est une pièce indépendante qui vient se loger dans les cavités internes 142 du paquet de tôles 14 préalablement à l’assemblage des flasques avant et arrière 17, 19. Une fois vissés ensemble, les flasques avant, arrière 17, 19 sont disposés axialement de part et d’autre du paquet de tôles 14. Les éléments d’absorption acoustique 16 qui affleurent au niveau des extrémités axiales opposées du paquet de tôles 14 sont ainsi maintenus en position de chaque côté par lesdits flasques avant et arrière 17, 19. Dans un autre mode de réalisation possible, représenté sur les figures 7 et 8, chaque élément d’absorption acoustique 16 est d’abord surmoulé, ou soudé, ou collé, ou clippé à l’un des flasques avant ou arrière 17, 19 avant d’être introduit dans l’une des cavités internes 142 du paquet de tôles 14, les flasques avant et arrière 17, 19 étant par la suite fixés l’un à l’autre par vissage. L’ensemble monobloc représenté sur la figure 7, qui est formé par le flasque arrière 19 intégrant les éléments d’absorption acoustique 16a, 16c, correspond ainsi au mode de réalisation de la figure 5. L’ensemble monobloc représenté sur la figure 8, qui est formé par le flasque 19 intégrant les éléments d’absorption acoustique 16a à 16d, correspond quant à lui au mode de réalisation de la figure 6. Rotor (10) pour moteur électrique (30) comprenant : - un arbre (12) de rotor monté rotatif autour d’un axe (X); - un paquet de tôles (14) monté coaxialement sur l’arbre (12) de rotor, ledit paquet de tôles (14) comprenant une pluralité de premières cavités internes (141) et de deuxièmes cavités internes (142); - une pluralité d’aimants permanents (15) logés à l’intérieur des premières cavités internes (141) du paquet de tôles (14); - un flasque avant (17) et un flasque arrière (19) montés coaxialement sur l’arbre (12) de rotor et agencés axialement de part et d’autre du paquet de tôles (14); caractérisé en ce qu’au moins deux des deuxièmes cavités internes (142) logent chacune au moins un élément d’absorption acoustique (16), ledit au moins un élément d’absorption acoustique (16) étant apte à atténuer les vibrations et/ou les bruits mécaniques et/ou magnétiques générés par le rotor lors de son fonctionnement au sein du moteur électrique. Rotor (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites au moins deux deuxièmes cavités internes (142a, 142c) sont disposées de manière symétrique par rapport à l’axe (X). Rotor (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’au moins quatre deuxièmes cavités internes (142a-142d) logent chacune au moins un élément d’absorption acoustique (16a-16d), lesdites au moins quatre deuxièmes cavités internes (142a-142d) étant régulièrement espacées autour de l’axe (X). Rotor (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’ensemble des deuxièmes cavités internes (142a-142d) logent chacune au moins un élément d’absorption acoustique (16a-16d). Rotor (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou chaque élément d’absorption acoustique (16) possède une forme complémentaire à celle de la deuxième cavité interne (142) dans laquelle il est logé. Rotor (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou chaque élément d’absorption acoustique (16) est constitué d’un matériau choisi parmi une matière silicone, un polyuréthane minéral, une mousse à base de polyuréthane, et une mousse à base de polyamide. Rotor (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque deuxième cavité interne (142) est axialement traversante et possède une section en forme de portion d’anneau. Rotor (10) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque deuxième cavité interne (142) est axialement traversante et possède une section de forme triangulaire ou rectangulaire. Rotor (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou chaque élément d’absorption acoustique (16) est solidarisé à l’un des flasques avant ou arrière (17, 19), ledit élément d’absorption acoustique (16) pouvant notamment être surmoulé, ou soudé, ou collé, ou clippé audit flasque avant ou arrière (17, 19). Rotor (10) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le ou chaque élément d’absorption acoustique (16) est indépendant des flasques avant et arrière (17, 19) et est maintenu en position de chaque côté par lesdits flasques avant et arrière (17, 19) lorsque lesdits flasques avant et arrière (17, 19) sont assemblés l’un à l’autre. Moteur électrique (30) comprenant un rotor (10) selon l’une des revendications précédentes.