Brevet FR3122788A1 — publié le 20221111

Bobinage en fonction d’une typologie d’une machine tournante électrique synchrone à aimant pour dispositif mobile à autopropulsion Un aspect de l’invention concerne une machine électrique (1, 2, 3, 4, 5, 6) tournante synchrone à aimants permanents pour un dispositif mobile à autopropulsion comprenant un stator comprenant des encoches et un bobinage comprenant au moins trois phases, dans laquelle le bobinage est du type à ce que le nombre de spires N dans le stator par phase est égal au nombre de conducteurs dans une encoche, multiplié par le nombre P de paires de pôles multiplié par le nombre d’encoche par pole et par phase le tout divisé par le nombre de chemins électriques en parallèles des conducteurs dans une encoche ou/et divisé par racine carré de trois si le bobinage est couplé en triangle, caractérisé en ce que le nombre de spires N par phase dans le stator est compris entre 9 et 20. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Bobinage en fonction d’une typologie d’une machine électrique tournante synchrone à aimant pour dispositif mobile à autopropulsion DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION Le domaine technique de l’invention est celui des machines électriques tournantes telles qu’un alterno-démarreur ou une machine réversible ou un moteur électrique pour un dispositif mobile à autopropulsion. Dans la suite, par dispositif mobile à autopropulsion, on entend un véhicule pour transporter des marchandises ou des personnes, qui se déplacent de façon autonome ou un objet qui se déplace de façon autonome tel qu’un drone. L’invention porte plus particulièrement sur l’optimisation du bobinage en fonction d’une typologie de machine électrique tournante à aimant synchrone pour être alimentée par un réseau de bord ayant une tension nominale comprise entre 48 Volts et 600 volts. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Une machine électrique tournante comprend un arbre solidaire d’un rotor et un stator par exemple agencé de manière à entourer le rotor. Le rotor et le stator forment un moteur électrique et coopèrent par l’intermédiaire d’un champ magnétique. Pour cela, le rotor est muni d’aimants permanents et le stator d’un bobinage électrique. Dans une machine électrique, le stator est habituellement l'induit (siège de la transformation de puissance). Le stator est constitué d'un bobinage triphasé généralement couplé en étoile ou en triangle, composé de plusieurs phases électriques. Les bobinages sont insérés dans des encoches au sein de la culasse en tôles d’acier. De la même manière, l'inducteur est généralement le rotor, lequel comprend un bobinage ou des aimants permanents pour créer le champ magnétique. On utilise ici des machines électriques ayant des rotors à aimants car ces rotors présentent moins de pertes, n’ont pas besoin de bobinage ni de balais, peuvent être plus léger et permettent d’avoir plus de flux au rotor avec un gain d’encombrement. Le marché des nouveaux dispositifs mobiles à autopropulsion, par exemple dans le domaine de véhicule roulant est très fluctuant et impose différentes caractéristiques complexifiant la définition des standards pour diminuer le coût de fabrication. Les différentes caractéristiques imposées peuvent être la taille, diamètre/ longueur, la puissance mécanique à différent régime (différentes plages de couples et vitesses de rotation) selon deux modes de fonctionnement ainsi que la tension ou courant nominal continu de l’alimentation de la machine électrique qui lui est imposée. La tension d’alimentation nominale du dispositif mobile à autopropulsion peut être une tension comprise entre 48 volts et des très hautes tensions telles que 350Volts. La machine électrique comprend donc en outre un onduleur/redresseur pour transformer le courant continu en courant alternatif d’un système multi-phasés. Le courant peut être découpé pour la commande de puissance du moteur électrique de la machine. Dans le premier mode de fonctionnement dit mode moteur, le bobinage électrique est alimenté en courant électrique par l’intermédiaire de l’onduleur/redresseur, de manière à générer un champ magnétique tournant au niveau du bobinage électrique, afin d’entraîner le rotor en rotation de façon synchrone avec ce champ tournant quand le rotor est équipé d’aimants ou de bobines créant le flux d’excitation ou de façon asynchrone si le rotor est formé de cages d’écureuil. Dans le second mode de fonctionnement dit mode générateur, le rotor est entraîné en rotation par l’intermédiaire des moyens d'entraînement (moteur thermique ou/et roue, hélice) du dispositif mobile à autopropulsion (par exemple en cas de freinage récupératif) et la rotation du rotor équipé d’aimants ou de bobines d'excitation génère un champ magnétique tournant au niveau du bobinage électrique du stator qui est transformé en courant continu par l’onduleur/redresseur qui vient recharger la batterie du véhicule ou alimenter des charges électriques Selon l’utilisation de la machine électrique, elle peut être dimensionnée en mode moteur, pour démarrer un moteur thermique et/ou pour fournir un « boost » c’est-à-dire une aide au moteur thermique pour une accélération ou une montée d’une pente du véhicule et/ou encore pour avancer le véhicule en mode 100% électrique. Dans le cas d’un démarrage (moteur thermique ou directement du véhicule en mode 100% électrique), la machine doit pouvoir fournir un couple plus important qu’en cas de boost ou d’augmentation de la vitesse en mode 100% électrique. Un bobinage comprend un groupe de phases, chaque phase comprend au moins une bobine ayant des spires insérées dans les encoches du stator. Une phase peut avoir plusieurs bobines connectées en parallèle ou en série. Chaque groupe de phase forme un système multi phasé, souvent triphasé. Les machines électriques sont conçues selon leur type de couplage triangle ou étoile. En effet, le bobinage sera conçu selon la tension de sortie de l’onduleur/redresseur de la machine qui sera appliquée différemment entre une extrémité d’une phase et un point neutre ou entre les deux extrémités d’une phase. En effet, un couplage étoile implique de relier une extrémité d’une bobine d’une phase à une extrémité de l’onduleur/ redresseur puis l’autre extrémité de l’ensemble des bobines de la phase a un point neutre reliant les phases entre elles. La tension aux bornes d’une phase est alors réduite (divisée par racine de trois fois la tension entre deux phases ou tension appliquée sur l’onduleur/redresseur). En couplage triangle, le bobinage est conçu pour que l’ensemble des bobines d’une phase soient reliées à ses deux extrémités à l’onduleur/redresseur et d’autre part à une extrémité d’une bobine d’une autre phase. Les phases étant alors connectées en série formant un triangle. Cela implique que chaque phase reçoit la tension appliquée par l’onduleur/redresseur. Selon la tension de l’onduleur/redresseur et la résistance des bobines constituant une phase qui est fonction du nombre de spires et de la section du conducteur des bobines choisies en fonction du volume du stator, un bobinage en couplage triangle sera différent d’un bobinage en couplage étoile. II est connu des machines électriques tel que celle dans la demande de brevet FR1762641A ayant 6 phases formant deux systèmes triphasés, couplées en étoile. La machine comprend 16 pôles, soit 8 paires de pôles, un nombre d’encoches égal à 96 soit 1 encoche par pole et par phase et 4 épingles par encoche, soit 32 spires par phase = 4 * 8 * 1 permettant d'obtenir un couple important au démarrage, mais ce couple chute lorsque la vitesse de la machine électrique augmente. Il s’ensuit d’un besoin d’optimisation d’une standardisation d’une machine électrique pour répondre aux demandes de machines électriques très fluctuantes dans le domaine des dispositifs mobiles à autopropulsion. L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant d’avoir une standardisation des machines électrique synchrone en adaptant le nombre de spires par phase. L'invention vise à adapter le nombre de spires d'une phase, afin d’optimiser la machine électrique en répondant à un compromis entre la limitation de la chute de couple à haute vitesse et à basse vitesse. Un aspect de l’invention concerne une machine électrique tournante synchrone à aimants permanents pour un dispositif mobile à autopropulsion comprenant un rotor à aimant présentant un nombre P de paires de pôles, un stator comprenant des encoches et un bobinage comprenant au moins trois phases, chaque phase comporte plusieurs spires, une spire est formée d’une succession de conducteurs électriques logés dans différentes encoches et reliés électriquement entre eux, chaque encoche logeant plusieurs conducteurs électriques, un onduleur/redresseur adapté en mode moteur à transformer une tension d’entrée nominale continue comprise entre une tension de 48Volts et une tension de 600 Volts en des tensions alternatives d’alimentation d’un système multi phasés pour chaque phase du bobinage et adapté en mode alternateur à fournir une tension de sortie continue comprise entre une tension de 48Volts et une tension de 600 Volts. Selon l’invention, le bobinage est du type à ce que le nombre de spires N dans le stator par phase est égal au nombre de conducteurs dans une encoche, multiplié par le nombre P de paires de pôles multiplié par le nombre d’encoche par pole et par phase, le tout divisé par le nombre de chemins électriques en parallèle des conducteurs pour une phase dans une encoche ou/et divisé par racine carré de trois si le bobinage est couplé en triangle, caractérisé en ce que le nombre de spires N par phase dans le stator est compris entre 9 et 20. Grâce à l’invention, la machine électrique ayant un dimensionnement imposé par le dispositif mobile à autopropulsion ainsi qu’un courant onduleur/redresseur maximum imposé pour des raisons de coûts et de dimensionnement, le choix d’un nombre de spires N par phase entre 9 et 20 permet d’optimiser la machine pour répondre à un compromis entre la limitation de la chute de couple à haute vitesse et à basse vitesse d’une machine synchrone pour être alimentée entre une tension nominale entre 48 volts et une très haute tension. Cette optimisation permet également d’obtenir une puissance maximale de la machine électrique. En effet, le nombre de spires N par phase, est directement lié aux nombres de phases, de pôles et de conducteurs dans une encoche. Le nombre de spires par phase est aussi fonction du couplage, de la tension nominale de l’onduleur/redresseur. Ainsi, en déterminant ce nombre de spires N par phase dans cette plage, on obtient au moins un indice d’une machine électrique optimisée pour un dispositif mobile à autopropulsion, c’est-à-dire demandant un couple de démarrage et une puissance mécanique (en mode moteur) suffisante à haute vitesse pour un volume de machine électrique. La machine électrique synchrone présente par exemple une chute de puissance lorsque la machine fonctionne à hautes vitesses moins importante que pour une machine asynchrone. Cela permet d’assurer par exemple une synchronisation de vitesse pour l’hybridation d’une boite de vitesse. Le fait de maintenir une puissance quel que soit la vitesse permet de passer d’une vitesse faible à une vitesse élevée en un temps réduit. Une plage de faible vitesse correspond à une vitesse comprise entre 0 et 4000 rpm en nominal et une haute vitesse correspond à une vitesse supérieure à 4000 rpm et notamment comprise entre 4000 rpm et 20000 rpm. Le nombre de spires par phase est en relation avec le courant de court-circuit lequel est en relation avec la puissance mécanique de la machine. En effet, le courant de court-circuit Icc est égal au flux induit sur l’inductance cyclique synchrone directe : Icc = Phi / L. L’inductance L est fonction du nombre de spires phase : L = N * (dPhi / dI), ce qui montre que Icc est donc fonction de 1/N (dont L est l’inductance cyclique synchrone directe, Phi est le flux induit). Le courant de court-circuit est le courant maximum acceptable par la machine dans une zone d’iso puissance mécanique. Ce courant est stable des un nombre de tour du rotor, par exemple 1000 rpm pour une machine synchrone de 15kw, 48 volts. Si le nombre N de spires par phase est supérieur à 20, la puissance mécanique sera donc insuffisante à haute vitesse et notamment pour une machine de 48 Volts (tension nominale continue aux bornes de l’onduleur/redresseur). Si le nombre N est supérieur à 16 la puissance mécanique sera insuffisante à haute vitesse. On sait en outre en fonctionnement à vide, par exemple en mode alternateur, que le champ produit par un aimant qui se déplace devant un conducteur engendre dans ce conducteur, une force électromotrice dont la valeur est proportionnelle au champ et à la vitesse de rotation de l’aimant, et dont le sens est donné par la règle du tire-bouchon. Ainsi, plus il y a de spires par phase (nombre N), plus la force électromotrice engendrée est augmentée. En effet, la force électromotrice FEM totale produite est alors égale à la somme des forces électromotrices développées dans chacune des spires de la bobine d’une phase. Plus le nombre de spires par phase est faible, plus il faut en mode moteur compenser la faible valeur du flux ou de la force électromotrice FEM par une augmentation du courant dans l’onduleur/redresseur ou par un flux dans le rotor (augmentation de la taille ou longueur du rotor) pour avoir le couple pic demandé à basses vitesses. Ainsi pour des tailles imposées de machine et un courant maximum de l’onduleur/redresseur imposé, pour les raisons expliquées précédemment, la force électromotrice FEM de la machine est donc proportionnelle au nombre de spires par phase de la machine. Si le Nombre N de spires par phase est inférieur à 9, cela entraînera un couple trop faible à faible vitesse pour un courant max fournit par un onduleur/redresseur ou alors il sera nécessaire que l’onduleur/redresseur et les sections de bobine puissent permettre la circulation d’un plus gros courant entraînant d’autres problématiques notamment thermiques ou encore d’augmenter le flux du rotor ce qui demande d’augmenter la taille de rotor ou de changer le type d’aimant. Cette plage de nombre de spires entre 9 et 20 par phase permet donc d'avoir une machine synchrone équilibrée : optimum en couple et puissance mécanique pour un encombrement donné et un courant onduleur/redresseur minimum. Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, la machine électrique selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Selon un mode de réalisation, les conducteurs électriques logés dans une encoche sont des branches d’une épingle, les épingles étant raccordées électriquement par leurs extrémités libres deux à deux pour former le bobinage. Cela permet d’augmenter le taux de cuivre dans une encoche et/ou diminuer la difficulté de bobinage par rapport à un bobinage filaire à l’aide d’un dispositif à aiguille guidant l’enroulement d’un même fil électrique autour de chaque dent radiale pour former des spires successives. Un tel bobinage est dit bobinage concentrique ou avec des spires stator réparties dans les encoches en continu. Selon un mode de réalisation, chaque encoche loge entre 2 et 25 conducteurs électriques. Par exemple, chaque encoche loge entre 2 et 4 conducteurs électriques. L’utilisation de 2 ou 4 conducteurs par encoche permet de limiter les pertes joules à hautes vitesses. Selon un mode de réalisation, une même encoche peut loger des conducteurs électriques appartenant à une même phase ou à plusieurs phases. Selon un mode de réalisation, le nombre de spires N dans le stator par phase est compris entre 9 et 18, et notamment entre 9 et 16, et l’onduleur/redresseur présente une tension nominale de 48 volts. Selon un exemple de ce mode de réalisation, le nombre de spires par phase est compris entre 11 et 12, le nombre de phase est de 6, le nombre P de paires de pôles est compris entre 5 et 6 et la section des conducteurs est notamment dimensionnée pour que la résistance entre deux sorties de phases soit inférieure à 13 milli ohms. Selon une mise en œuvre de cet exemple, les conducteurs sont en cuivre et sont des épingles. Selon une mise en œuvre de cet exemple, une puissance nominale de la machine est comprise entre 15 kW et 25 kW. Selon un autre exemple de ce mode de réalisation, le nombre de spires par phase est compris entre 13 et 18, le nombre de phase est de 3 ou 6, le nombre de paires de pôles est compris entre 5 et 6 et la section des conducteurs est notamment dimensionnée pour que la résistance entre deux sorties de phases soit inférieure à 13 milli ohms. Selon une mise en œuvre de cet exemple, les conducteurs sont en cuivre et sont du fil bobiné. En effet, il a été remarqué que pour un bobinage en fil d’une machine de 48 volts, le nombre de spires par phase est plus grand qu’en épingle pour l’optimiser car le taux de cuivre dans une encoche est plus bas que celui des épingles. Selon un autre exemple de ce mode de réalisation, le nombre de spires par phase est compris entre 16 et 18, le nombre de phases est de 3 et le nombre P de paires de pôles est compris entre 5 et 6. Selon un mode de réalisation, le nombre de spires par phase est entre 16 et 20 et l’onduleur/redresseur présente une tension nominale continue comprise entre 300 et 400 volts. Selon un mode de réalisation, le bobinage est couplé en étoile. Selon un mode de réalisation, le bobinage est couplé en triangle. Selon une réalisation, chaque phase comporte plusieurs bobines électriques comprenant chacune au moins une spire, les bobines pouvant être connectées en série ou en parallèle entre elles. Selon une réalisation, le rotor comporte un corps de rotor et une pluralité d’aimants permanents logés dans ledit corps. Selon un mode de réalisation, l’onduleur/redresseur présente une tension nominale continu de 48 volts et la machine électrique présente un ratio de performance égal au couple pic en Nm multiplié par la puissance mécanique pic en Watt divisé par une valeur égale au courant pic en Ampère multiplié par le nombre de spires par phase N multiplié par le diamètre externe de la machine en millimètre multiplié par la longueur de la machine en millimètre et en ce que le ratio de performance est supérieur à 0.02. On comprendra que plus le ratio est élevé et plus la machine est optimisée. Selon un mode de réalisation, la puissance mécanique est comprise entre 8 kW et 50KW et l’onduleur/redresseur est adapté pour une tension d’entrée nominale continue de 48 Volts. Selon un mode de réalisation, la puissance mécanique est comprise entre 51kW et 150KW et l’onduleur/redresseur est adapté pour une tension d’entrée nominale continue supérieure à 300 Volts. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. BREVE DESCRIPTION D’UNE FIGURE montre un tableau d’exemple de machine électrique optimisée. La figure est présentée à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. DESCRIPTION DETAILLEE L’invention concerne une machine électrique tournante synchrone à aimants permanents pour un dispositif mobile à autopropulsion. La représente un tableau de caractéristiques de différentes machines. Les machines électriques 1, 2, 3, 4, 5, 6 comprennent chacune un rotor à aimant formant un inducteur, dont le nombre d’aimants forme un nombre P de paires de pôles. Les machines 1, 3 et 4 comprennent chacune 12 pôles, tandis que la machine 2 comporte 10 pôles et les machines 5 et 6 comportent chacune 8 pôles. Les machines électriques 1, 2, 3, 4, 5, 6 comprennent chacun un stator formant un induit. Le stator comprend une culasse formant une pièce de révolution autour d’un axe passant par le centre du stator. La culasse comporte des dents radiales, s’étendant radialement vers le centre du stator et autour desquelles est réalisé le bobinage électrique. Plus particulièrement, les dents radiales délimitent entre elles des encoches dans lesquelles passent des éléments conducteurs participant à former le bobinage du stator. Le stator des machines électriques 1, 2, 3, 4, 5, 6 comprennent un nombre d’encoches S compris entre 36 et 72 encoches, en l’occurrence les machines 1 et 3 comprennent chacune soixante-douze encoches, les machines 2 et 5 comprennent soixante encoches, la machine 4 comprend trente-six encoches et la machine 6 comprend quarante-huit encoches. Les stators des machines électriques 1, 2, 3, 4, 5, 6 comprennent chacun un bobinage comprenant au moins trois phases PH. Les machines 4, 5 et 6 comportent chacune trois phases, les machines 1, 2, 3 en comportent six. Un conducteur W dans une encoche peut être formé par une branche d’une épingle, dit Upin, ou une portion d’un fil. En l’occurrence les machines 1, 2, 5 et 6 comprennent chacune un bobinage formé par des épingles Upin et les machines 3 et 4 comprennent un bobinage formé par des fils. Les épingles sont raccordées électriquement par leurs extrémités libres deux à deux pour former les spires d’une phase. Cela permet d’augmenter le taux de cuivre dans une encoche et/ou diminuer la difficulté de bobinage par rapport à un bobinage filaire pour former des spires successives. Les conducteurs des épingles ou les conducteurs filaires relié s ensembles, forment une bobine ou des bobines. Chaque bobine peut comprendre plusieurs tours, autrement dit chemin électrique autour de l’axe de rotation, pouvant être appelés des spires. Les bobines des machines électriques 2 6 comprennent chacune quatre conducteurs en cuivre par encoche, les machines électriques 1 et 5 comprennent deux conducteurs en cuivre par encoche et les machines 3 et 4 comprennent respectivement 4 et 5 tours de stator avec 6 ou 5 fils en parallèle. Soit pour la machine 3 24 spires par encoches et pour la machine 4 de 25 spires par encoches. Le nombre de conducteurs par encoche est référencé E dans le tableau 1. Les bobinages des phases des machines 5 et 6 sont conçus pour former un couplage C en étoile tandis que les bobinages des phases des machines 2, 3 et 4 sont conçus pour former un couplage en triangle. Les machines électriques 1, 2, 3, 4, 5, 6 comprennent chacune un onduleur/redresseur adapté en mode moteur à transformer en entrée une tension nominale continue en des tensions d’alimentation d’un système multi phasés pour chaque phase du bobinage du stator. L’onduleur/redresseur de chaque machine électrique 1, 2, 3, 4 est adapté à transformer une tension nominale de 48Volts en une tension alternative d’un système multi-phasés, en l’occurrence pour les machines 1, 2, 3 en six tensions, chacune pour une phase d’un système triphasé tandis que l’onduleur/redresseur de la machine 4 transforme les 48 volts en 3 tensions alternatives pour les huit phases. L’onduleur/redresseur de chaque machine électrique 5 et 6 est adapté à transformer une tension nominale de respectivement 350 volts et 300 volts en une tension d’un système multi-phasé, en l’occurrence trois tensions d’un système triphasé pour chacune des phases. Bien entendu, l’onduleur/redresseur peut découper angulairement chacune des tensions de phase pour adapter la puissance mécanique selon une commande reçue d’une unité de commande. Le stator alimenté par l’onduleur/redresseur produisant un courant d’un système de tensions multi-phasés produit un champ tournant dans l'entrefer. Ce champ magnétique tourne à la vitesse de f/P tours par secondes avec f fréquence d'alimentation des bobinages statoriques, et P le nombre de paires de pôles. Le rotor composé de p aimants permanents va alors s'aligner avec le champ tournant. Le rotor tourne ainsi à la même vitesse que le champ tournant. Comme expliqué précédemment le courant de court-circuit est fonction de 1/N soit est inversement proportionnel au nombres N de spires. Les machines électriques 1, 2, 3, 4, 5, 6 ont chacune un bobinage comprenant un nombre de spires N dans le stator par phase qui est égal au nombre E de conducteurs dans une encoche, multiplié par le nombre P de paires de pôles multiplié par le nombre A d’encoche par pôle et par phase, le tout divisé par le nombre B de chemins électriques en parallèle des conducteurs dans une encoche ou/et divisé par racine carré de trois si le bobinage présente un couplage C en triangle. Le nombre N est un nombre entier si le bobinage est couplé en étoile. Le nombre A est égal au nombre S divisé par le nombre PH divisé par le nombre P. En l’occurrence, le nombre de spires N de la machine électrique 1 est donc un nombre entier et est égal à deux conducteurs multipliés par six paires de pôles multipliés par une seule encoche par phase et par pole (A=72/(6*12) = 1) soit N = 2*6*1=12. En l’occurrence, le nombre de spires N de la machine électrique 2 est égal à 11.5 : 4 conducteurs multipliés par P = cinq (paires de pôles) multipliés par une seule encoche par phase et par pôle (A=60/(6*10) = 1) le tout divisé par racine de 3 car le bobinage est en triangle : soit N = 4*5*1/racinecarré(3)= 11,5. En l’occurrence, le nombre de spires N de la machine électrique 3 est égal à 13.8 : 4 conducteurs multipliés par P =six (paires de pôles) multipliés par une seule encoche par phase et par pole (A=72/(6*12) = 1) le tout divisé par racine de 3 car le bobinage est en triangle : soit N = 4*6*1/racinecarré(3)= 13,8. En l’occurrence, le nombre de spires N de la machine électrique 4 est égal à 17,3 : E = 5 conducteurs multipliés par P = 6 (paires de pôles) multipliés par A = 1 et le tout divisé par racine de trois car le bobinage est en couplage triangle. Soit N= 5*6*1/racinecarré(3)= 17,3. Ainsi on peut voir que les machines électriques ayant un onduleur/redresseur adapté pour une tension nominale d’entrée de 48 volts comprend un nombre de spires N compris entre 9 et 18. En l’occurrence, le nombre entier de spires N de la machine électrique 5 est égal à 20 : E = 2 conducteurs multipliés par P = 4 multipliés par A = 2.5 encoches par phase et par pole (60/(3*8)= 2.5) : soit N = 2*4*2.5= 20. En l’occurrence, le nombre entier de spires N de la machine électrique 6 est égal à 16 : E = 4 conducteurs multipliés par P = quatre multipliés par A = 2 encoches par phase et par pole (48/(3*8)= 2), le tout est divisé par B = 2 car 2 conducteurs sont montées en parallèles: soit N = 4*4*2/2= 16. Ainsi, on peut voir que les machines électriques ayant un onduleur/redresseur adapté pour une tension nominale d’entrée entre 300 et 350 volts comprend un nombre de spires N compris entre 16 et 20. Le bobinage de chaque machine a donc plusieurs spires en série par phase, afin d’augmenter la force électromotrice engendrée. La force électromotrice totale produite est alors égale à la somme des forces électromotrices développées dans chacune des spires de la bobine. Les machines représentées dans ce tableau sont des machines électriques qui ont été optimisées pour le couple de démarrage et la puissance mécanique à haute vitesse. Comme cela est visible, pour ces machines, le nombre de spires N par phase dans le stator par phase est compris entre 9 et 20. Au-delà de ce ratio soit la machine électrique comprend un couple de démarrage insuffisant pour un nombre N de spires par phase inférieur à 9 soit une puissance mécanique à haute vitesse trop faible pour un nombre N de spires par phase supérieur à 20. Enfin, on peut aussi voir qu’on peut diviser en deux groupes, un groupe de machines ayant une puissance mécanique comprise entre 15kW et 50KW (les machines 1 à 4), ont chacune un onduleur/redresseur adapté pour une tension d’entrée nominale continue de 48 Volts et un nombre de spires par phase N compris entre 9 et 18 et un deuxième groupe de machine (les machines 5 et 6) ayant une puissance mécanique comprise entre 51kW et 150KW ont un onduleur/redresseur adapté pour une tension d’entrée nominale continue supérieure à 300 Volts et un nombre de spires par phase N compris entre 16 et 20. Sachant que l’entrefer est plus ou moins identique pour chaque machine, Il s’ensuit que les machines dont l’onduleur/redresseur est adapté à une tension nominale de 48 volts ont un ratio Ra de performance permettant d’obtenir un couple et une puissance maximale pour un encombrement réduit et un courant réduit dans l’onduleur. Le ratio Ra est égal au couple pic T multiplié par la puissance mécanique pic Pui, le tout divisé par une valeur égale au courant pic Imax multiplié par le nombre de spires N par phase multiplié par le diamètre externe D de la machine multiplié par la longueur L de la machine. Les machines 1, 2, 3, 4 ont un ratio de performance supérieur à 0.02. En l’occurrence, la machine 1 a un couple pic T de 55Nm multiplié par la puissance mécanique pic Pui 15000 watts divisé par une valeur (230*12* 153*67=28292760 ampères millimètre au carré) égale au courant pic Imax 230Ampères multiplié par le nombre de spires par phase, N= 12, multiplié par le diamètre externe (D=153 millimètres) de la machine, multiplié par la longueur de la machine (L=67 millimètres), soit ici le ratio Ra est égal à (55*15000)/ (230*12* 153*67) = 825000/28292760 = 0.029159 La machine 2 a un couple pic T de 115 Nm multiplié par la puissance mécanique pic Pui 23000 watts, divisé par une valeur (310*11.5* 161*66=37881690 ampères millimètre au carré) égale au courant pic Imax 310 Ampères multiplié par le nombre de spires par phase, N= 11.5, multiplié par le diamètre externe (D=161 millimètres) de la machine, multiplié par la longueur de la machine (L=66 millimètres), soit ici le ratio Ra est égal à = 0.069982265 La machine 3 a un couple pic T de 13.8Nm multiplié par la puissance mécanique pic Pui 13000 watts divisé par une valeur (230*13.8*144*47) égale au courant pic Imax 230Ampères multiplié par le nombre de spires par phase, N= 13.8, multiplié par le diamètre externe (D=144 millimètres) de la machine, multiplié par la longueur de la machine (L=47 millimètres), soit ici le ratio Ra est égal à = 0.03631 La machine 4 a un couple pic T de 35 Nm multiplié par la puissance mécanique pic Pui 8000 watts divisé par une valeur (230*17,3*144*68,2) égale au courant pic Imax 230 Ampères multiplié par le nombre de spires par phase, N= 17,3, multiplié par le diamètre externe (D=144 millimètres) de la machine, multiplié par la longueur de la machine (L=68,2 mm), soit ici le ratio Ra est égal à = 0,00719. Machine électrique (1, 2, 3, 4, 5, 6) tournante synchrone à aimants permanents pour un dispositif mobile à autopropulsion comprenant : un rotor à aimant et présentant un nombre P de paires de pôles, un stator comprenant des encoches et un bobinage comprenant au moins trois phases, chaque phase comporte plusieurs spires, une spire est formée d’une succession de conducteurs électriques logés dans différentes encoches et reliés électriquement entre eux, chaque encoche logeant plusieurs conducteurs électriques, un onduleur/redresseur adapté en mode moteur à transformer une tension d’entrée nominale continue comprise entre une tension de 48Volts et une tension de 600 Volts en des tensions alternatives d’alimentation d’un système multi phasés pour chaque phase du bobinage et adapté en mode alternateur à fournir une tension de sortie continue comprise entre une tension de 48Volts et une tension de 600Volts, dans laquelle le bobinage est du type à ce que le nombre de spires N dans le stator par phase est égal au nombre E de conducteurs dans une encoche, multiplié par le nombre P de paires de pôles multiplié par le nombre A d’encoche par pole et par phase le tout divisé par le nombre B de chemins électriques en parallèles des conducteurs dans une encoche ou/et divisé par racine carré de trois si le bobinage est couplé en triangle, caractérisé en ce que le nombre de spires N par phase dans le stator est compris entre 9 et 20. Machine électrique (1, 2, 5, 6) selon la revendication 1, dans laquelle les conducteurs électriques logés dans une encoche sont des branches d’une épingle, les épingles étant raccordées électriquement par leurs extrémités libres deux à deux pour former le bobinage. Machine électrique (1, 2, 3, 4) selon la revendication 1 dans laquelle le nombre de spires N dans le stator par phase est compris entre 9 et 18, et notamment entre 9 et 16, et l’onduleur/redresseur présente une tension nominale de 48volts. Machine électrique selon la revendication précédente (1, 2) dans laquelle le nombre de spires par phase est compris entre 11 et 12, le nombre de phase est de 6, le nombre P de pairs de pôles est compris entre 5 et 6 et la section des conducteurs est notamment dimensionnée pour que la résistance entre deux sorties de phases soit inférieure à 13 milli ohms. Machine électrique (3) selon la revendication 3 dans laquelle le nombre de spires par phase est compris entre 13 et 16, le nombre de phase est de 6, le nombre P de paires de pôles est compris entre 5 et 6 et la section des conducteurs est notamment dimensionnée pour que la résistance entre deux sorties de phases soit inférieure à 13 milli ohms. Machine électrique (4) selon la revendication 3, dans laquelle le nombre de spires par phase est compris entre 16 et 18, le nombre de phases est de 3 et le nombre P de paires de pôles est compris entre 5 et 6. Machine électrique (5, 6) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le nombre de spires par phase est entre 16 et 20 et l’onduleur/redresseur présente une tension nominale continue comprise entre 300 et 400 volts. Machine électrique (1, 2, 3, 4) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle l’onduleur/redresseur présente une tension nominale de 48 volts et dans laquelle la machine électrique présente un ratio de performance égal au couple pic en Nm multiplié par la puissance mécanique pic en Watt, le tout divisé par une valeur égale au courant pic en Ampère multiplié par le nombre de spires par phase N multiplié par le diamètre externe de la machine en millimètre multiplié par la longueur de la machine en millimètre et en ce que le ratio de performance est supérieur à 0.02. Machine électrique (1, 2, 3, 4) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la puissance mécanique est comprise entre 8 kW et 50KW et l’onduleur/redresseur est adapté pour une tension d’entrée nominale continue de 48 Volts. Machine électrique (5, 6) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la puissance mécanique est comprise entre 51kW et 150KW et l’onduleur/redresseur est adapté pour une tension d’entrée nominale continue supérieure à 300 Volts.