Brevet FR3126077A1 — publié le 20230210

L’invention concerne un outil et un procédé d’assemblage d’un rotor (200) de machine électrique comportant un corps de rotor (210) et des éléments à pôles magnétiques (220). Selon l’invention, le procédé comporte des étapes de : - placement d’un joint inférieur (500) sur une portée (600), - positionnement du corps de rotor et des éléments à pôles magnétiques sur un support (400) de telle manière qu’ils délimitent entre eux des interstices (219) fermés du côté du support par le joint inférieur, - mise en place d’un joint supérieur (550) sur le corps de rotor et les éléments à pôles magnétiques de manière qu’il ferme les interstices du côté opposé au support, et - injection d’un matériau d’assemblage dans les interstices, au travers de trous pratiqués dans l’un au moins des joints. Figure pour l’abrégé : Fig.2 Procédé et outil d’assemblage d’un rotor de machine électrique Domaine technique de l'invention La présente invention concerne de manière générale le domaine des machines électriques. Elle concerne plus particulièrement un procédé d’assemblage d’un rotor de machine électrique comportant un corps de rotor et des éléments à pôles magnétiques (typiquement des aimants). Elle concerne également un outil d’assemblage d’un tel rotor, ainsi qu’un rotor obtenu au moyen de ce procédé d’assemblage. L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la fabrication de rotors pour machines électriques à flux axial. Etat de la technique Un véhicule automobile électrique ou hybride comporte un groupe motopropulseur qui comprend une machine électrique. La machine électrique comporte un rotor qui est monté sur un arbre de sortie, lequel est connecté aux roues motrices du véhicule. A titre d’exemple, la machine électrique peut être du type à flux axial et comporter un carter en deux parties, qui loge un rotor en forme de disque flanqué de deux stators. Les stators sont alors légèrement écartés de part et d’autre du rotor pour éviter tout frottement lorsque le rotor tourne. Ainsi, de chaque côté du rotor se trouve un espace appelé « entrefer ». La performance de la machine électrique dépend de la valeur de ces entrefers (elle doit être minime), de leurs constances tout autour de l’axe de rotation du rotor, et de la symétrie de ces entrefers de part et d’autre du rotor. La moindre erreur de géométrie a des conséquences sur les performances du moteur et sur sa durée de vie. Par exemple, on comprend qu’une différence de valeurs entre les deux entrefers provoque une attraction du rotor par le stator le plus proche. Cet effort peut être important. Il peut en outre être cyclique et entrainer une fatigue des matériaux composant la machine électrique. Ces problèmes sont inhérents au concept même de machine électrique à flux axial. Dans ce cadre, on comprend qu’il convient de s’assurer que les composants du rotor sont bien fixés les uns aux autres et assemblés avec précision. Le problème majeur qui se pose alors concerne la fixation des aimants au corps de rotor. Une méthode envisagée consiste à prévoir un corps de rotor en forme d’étoile dont les branches délimitent entre elles des logements de réception des aimants. Une frette annulaire est alors placée autour des aimants et du corps de rotor, de façon à bloquer les aimants contre le corps de rotor. Une résine polymérisable est ensuite introduite entre les aimants et le corps de rotor de façon à bloquer les différents composants du rotor entre eux. La difficulté consiste à bien répartir la résine entre les aimants et le corps de rotor de façon à assurer un bon positionnement relatif des aimants, tout en évitant que cette résine ne forme des bourrelets sur chaque face du rotor, lesquels risqueraient sinon de venir frotter contre les stators. Actuellement, aucune méthode connue ne permet de pleinement atteindre cet objectif. Présentation de l'invention Alors, on propose selon l’invention un procédé d’assemblage d’un rotor de machine électrique, qui comporte des étapes de : - positionnement du corps de rotor et des éléments à pôles magnétiques sur un support de telle manière qu’ils délimitent entre eux des interstices fermés du côté du support par un joint inférieur, - mise en place d’un joint supérieur sur le corps de rotor et les éléments à pôles magnétiques de manière qu’il ferme les interstices du côté opposé au support, - injection d’un matériau d’assemblage dans les interstices, au travers de trous pratiqués dans l’un au moins des joint inférieur et joint supérieur. L’invention porte également sur un rotor assemblé au moyen d’un tel procédé. On propose également selon l’invention un outil d’assemblage d’un rotor de machine électrique qui comporte : - un support adapté à recevoir le corps de rotor et les éléments à pôles magnétiques de telle manière qu’ils délimitent entre eux des interstices fermés du côté du support par un joint inférieur, - un élément de presse adapté à bloquer un joint supérieur sur le corps de rotor et sur les éléments à pôles magnétiques, de telle sorte qu’il ferme les interstices du côté opposé au support, et - des moyens d’injection d’un matériau d’assemblage dans lesdits interstices, au travers de trous pratiqués dans l’un au moins des joint inférieur et joint supérieur. Ainsi, grâce à l’invention, il est possible d’injecter une résine polymérisable (ou tout autre matériau d’assemblage adéquat) entre les éléments à pôles magnétiques et le corps de rotor, en maintenant ces différents éléments les uns par rapport aux autres, ce qui permet d’assurer un assemblage géométriquement parfait du rotor. La présence des joints permet quant à elle de garantir l’absence de bourrelet sur l’une et l’autre des deux faces du rotor. Ainsi, le rotor obtenu présente la solidité requise et la forme souhaitée, ce qui garantit que les vibrations générées par la machine électrique lorsque le rotor tourne à très haute vitesse restent réduites. D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du procédé d’assemblage conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - le joint inférieur est positionné sur une portée ; - des moyens élastiquement déformables sont interposés entre la portée et le support ; - après l’étape de positionnement du corps de rotor et des éléments à pôles magnétiques sur le support, il est prévu une étape de blocage en position du corps de rotor et des éléments à pôles magnétiques par une butée de serrage prenant le corps de rotor et les éléments à pôles magnétiques en sandwich avec le support ; - le rotor comprenant une frette située sur le pourtour des éléments à pôles magnétiques, lors de l’étape de positionnement, la frette est positionnée sur le support, et après l’étape de mise en place, le joint supérieur et le joint inférieur ferment des interstices situés entre la frette et les éléments à pôles magnétiques, du côté du support et du côté opposé au support ; - après l’étape de positionnement du corps de rotor et des éléments à pôles magnétiques sur le support, il est prévu une étape de mise en compression des joint inférieur et supérieur contre le rotor par un élément de presse adapté à appuyer contre le joint supérieur. D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’outil d’assemblage conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - il est prévu des moyens élastiquement déformables interposés entre la portée et le support ; - l’élément de presse présente un conduit de distribution dans lequel débouchent les moyens d’injection et qui permet de répartir le matériau d’assemblage vers chacun desdits trous ; - ledit conduit de distribution présente une forme circulaire et l’élément de presse présente des cheminées d’injection qui débouchent, d’un côté, dans ledit conduit de distribution, et, de l’autre vers lesdits trous. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. Procédé d’assemblage d’un rotor (200) de machine électrique (10) comportant un corps de rotor (210) et des éléments à pôles magnétiques (220), caractérisé en ce qu’il comporte des étapes de : - positionnement du corps de rotor (210) et des éléments à pôles magnétiques (220) sur un support (400) de telle manière qu’ils délimitent entre eux des interstices (219) fermés du côté du support (400) par un joint inférieur (500), - mise en place d’un joint supérieur (550) sur le corps de rotor (210) et les éléments à pôles magnétiques (220) de manière qu’il ferme les interstices (219) du côté opposé au support (400), - injection d’un matériau d’assemblage dans les interstices (219), au travers de trous (590) pratiqués dans l’un au moins des joint inférieur (500) et joint supérieur (550). Procédé d’assemblage selon la revendication 1, dans lequel le joint inférieur (500) est positionné sur une portée (600) et dans lequel des moyens élastiquement déformables (490) sont interposés entre la portée (600) et le support (400). Procédé d’assemblage selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel, après l’étape de positionnement du corps de rotor (210) et des éléments à pôles magnétiques (220) sur le support (400), il est prévu une étape de blocage en position du corps de rotor (210) et des éléments à pôles magnétiques (220) par une butée de serrage (900) prenant le corps de rotor (210) et les éléments à pôles magnétiques (220) en sandwich avec le support (400). Procédé d’assemblage selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel, le rotor (200) comprenant une frette (230) située sur le pourtour des éléments à pôles magnétiques (220), lors de l’étape de positionnement, la frette (230) est positionnée sur le support (400), et après l’étape de mise en place, le joint supérieur (550) et le joint inférieur (500) ferment des interstices situés entre la frette (230) et les éléments à pôles magnétiques (220), du côté du support (400) et du côté opposé au support (400). Procédé d’assemblage selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel, après l’étape de positionnement du corps de rotor (210) et des éléments à pôles magnétiques (220) sur le support (400), il est prévu une étape de mise en compression des joint inférieur (500) et supérieur (550) contre le rotor (200) par un élément de presse (700) adapté à appuyer contre le joint supérieur (550). Rotor (200) de machine électrique (10) comportant un corps de rotor (210) et des éléments à pôles magnétiques (220) assemblés au moyen d’un procédé d’assemblage conforme à l’une des revendications 1 à 5. Outil d’assemblage d’un rotor (200) de machine électrique (10) comportant un corps de rotor (210) et des éléments à pôles magnétiques (220), caractérisé en ce qu’il comporte : - une portée (600) adaptée à recevoir un joint inférieur (500), - un support (400) adapté à recevoir le corps de rotor (210) et les éléments à pôles magnétiques (220) de telle manière qu’ils délimitent entre eux des interstices (219) fermés du côté du support (400) par le joint inférieur (500), - un élément de presse (700) adapté à bloquer un joint supérieur (550) sur le corps de rotor (210) et sur les éléments à pôles magnétiques (220), de telle sorte qu’il ferme les interstices (219) du côté opposé au support (400), et - des moyens d’injection (800) d’un matériau d’assemblage dans lesdits interstices (219), au travers de trous (590) pratiqués dans l’un au moins des joint inférieur (500) et joint supérieur (550). Outil d’assemblage selon la revendication 7, comprenant en outre des moyens élastiquement déformables interposés entre la portée (600) et le support (400). Outil d’assemblage selon l’une des revendications 7 et 8, comprenant en outre une butée de serrage (900) adaptée à prendre le corps de rotor (210) et les éléments à pôles magnétiques (220) en sandwich avec le support (400). Outil d’assemblage selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel l’élément de presse (700) présente un conduit de distribution (750) dans lequel débouchent les moyens d’injection (800) et qui permet de répartir le matériau d’assemblage vers chacun desdits trous (590). Outil d’assemblage selon la revendication 10, dans lequel ledit conduit de distribution (750) présente une forme circulaire et l’élément de presse (700) présente des cheminées d’injection (760) qui débouchent, d’un côté, dans ledit conduit de distribution (750), et, de l’autre vers lesdits trous (590).