Brevet FR3132141A1 — publié le 20230728

Un dispositif de détection d'angle de rotation (1) est fourni, dans lequel une réduction de flux magnétiques de signal qui pénètrent un élément de détection magnétique (4) dans une direction de détection magnétique de celui-ci, et une influence de flux magnétiques perturbateurs qui pénètrent l'élément de détection magnétique (4) dans la direction de détection magnétique de celui-ci, sont supprimées de sorte que la réduction des précisions de détection de vitesse de rotation et de détection d'angle de rotation est empêchée. Le dispositif de détection d'angle de rotation (1) comprend : un aimant (3) prévu sur un côté dans une direction axiale d'un arbre (2) et configuré pour tourner d'un seul tenant avec l'arbre (2) ; un élément de détection magnétique (4) disposé sur ledit un côté dans la direction axiale relativement à l'aimant (3) avec un espace interposé entre l'élément de détection magnétique (4) et l'aimant (3) ; et un blindage (6) formé d'un matériau magnétique. Le blindage (6) est disposé en un emplacement dans la direction axiale entre un emplacement dans la direction axiale d'un organe formant fil permettant à du courant de s’écouler à travers lui et un emplacement dans la direction axiale de l'élément de détection magnétique (4), est disposé radialement à l'extérieur de l'aimant (3) en vue dans la direction axiale, et a une partie qui chevauche l'organe formant fil en vue dans la direction axiale. L’organe formant fil est disposé en un emplacement dans la direction axiale qui est plus proche de l'aimant (3) que ne l'est l'élément de détection magnétique (4), et est disposé radialement à l'extérieur de l'aimant (3) en vue dans la direction axiale. Figure de l’abrégé : Fig. 2 DISPOSITIF DE DETECTION D'ANGLE DE ROTATION ET MACHINE ELECTRIQUE ROTATIVE L'UTILISANT La présente divulgation concerne un dispositif de détection d'angle de rotation et une machine électrique rotative utilisant celui-ci. La demande d'amélioration du rendement sur carburant des automobiles s'est intensifiée ces dernières années compte tenu du réchauffement climatique. Parallèlement à la demande, il a été nécessaire de réduire les prix des pièces automobiles pour diffuser largement les automobiles dans de vastes régions et parmi les populations. Le besoin d'utiliser des composants qui ont des tailles et des poids réduits et qui sont très économiques, a été intensifié également pour les générateurs de puissance du type à enroulement de champ qui chargent des batteries embarquées et qui fournissent de la puissance à consommer par les pièces électriques du véhicule. Pendant ce temps, le nombre de pièces électriques par automobile et la puissance consommée par automobile tendent à augmenter, et il est nécessaire que les générateurs de puissance pour véhicules aient des performances de génération de puissance et des performances d'entraînement de façon à générer une plus grande quantité de puissance et à être plus efficaces. De plus, des machines électriques rotatives à dispositif de contrôle intégré dans lesquelles un dispositif de contrôle ayant une fonction de conversion de puissance et une fonction de détection est intégré à un moteur de sorte qu'une fonction d'assistance au moteur thermique ou une fonction démarrage-arrêt (en anglais « start-stop ») est réalisée, ont été développées pour améliorer davantage l’efficacité. Chaque machine électrique rotative à dispositif de contrôle intégré comprend un capteur pour détecter une vitesse de rotation et un angle de rotation d'un rotor. Des exemples de procédés de détection employés par le capteur pour détecter la vitesse de rotation et l'angle de rotation incluent un procédé résolveur et un procédé magnétique. Dans le procédé magnétique, un élément de détection magnétique et un aimant sont utilisés en combinaison. L'élément de détection magnétique détermine un changement dans un flux magnétique dû à la rotation d’un seul tenant de l'aimant avec un arbre de la machine électrique rotative, pour détecter la vitesse de rotation et l'angle de rotation du rotor. L'élément de détection magnétique détecte un flux magnétique de signal qui est un flux magnétique s’étant écoulé hors de l'aimant, pour détecter la vitesse de rotation et l'angle de rotation du rotor. Par conséquent, s'il existe un flux magnétique perturbateur qui est un flux magnétique autre qu’un flux magnétique de signal provenant de l'aimant, une erreur de vitesse ou une erreur d'angle est ajoutée à une sortie de l'élément de détection magnétique. La précision de la détection de l'angle de rotation par le capteur influence directement l'efficacité de la génération de puissance ou l'efficacité d'entraînement de la machine électrique rotative. Ainsi, si la précision de la détection d'angle de rotation par le capteur est réduite, l'efficacité de génération de puissance ou l'efficacité d'entraînement de la machine électrique rotative est significativement réduite. Contre un tel problème, une structure d'un capteur d'angle de rotation comprenant un blindage magnétique pour réduire des flux magnétiques perturbateurs de sorte que les précisions de détection de vitesse de rotation et de détection d'angle de rotation soient maintenues élevées, a été divulguée (voir, par exemple, le Document Brevet 1). Le capteur d'angle de rotation divulgué comprend : un arbre formé d'un matériau non magnétique ; et un boîtier de blindage magnétique qui est formé à partir d'un matériau ferromagnétique de manière à avoir la forme d'un conteneur avec un fond et dans lequel un trou d'insertion ayant un diamètre plus grand que l'arbre est formé dans le fond. Dans le capteur d'angle de rotation, un aimant et l'arbre sont insérés dans le trou d'insertion du boîtier de blindage magnétique avec un espace prédéterminé, et l'aimant et un élément de détection magnétique sont disposés de manière à être accommodés dans le boîtier de blindage magnétique. Puisque le capteur d'angle de rotation a l'aimant et l'élément de détection magnétique accommodés dans le boîtier de blindage magnétique, une influence du flux magnétique perturbateur est supprimée. Ainsi, une réduction des précisions de détection de vitesse de rotation et de détection d'angle de rotation peut être empêchée. Document Brevet 1 : Brevet japonais n° 3086563 Dans le Document Brevet 1 ci-dessus, le boîtier de blindage magnétique formé à partir d'un matériau ferromagnétique est prévu, et ainsi une influence du flux magnétique perturbateur est supprimée, moyennant quoi une réduction des précisions de détection de vitesse de rotation et de détection d'angle de rotation peut être empêchée. Cependant, puisque l'aimant et l'élément de détection magnétique sont accommodés dans le boîtier de blindage magnétique ayant une faible résistance magnétique, des flux magnétiques de signal provenant de l'aimant sont guidés jusqu’au boîtier de blindage magnétique autour de l'aimant. Par conséquent, un problème se pose en ce que des flux magnétiques de signal qui pénètrent l'élément de détection magnétique dans une direction de détection magnétique de celui-ci sont susceptibles d'être réduits. De plus, si les flux magnétiques de signal qui pénètrent l'élément de détection magnétique dans la direction de détection magnétique de celui-ci sont réduits, un problème se pose en ce que les précisions de détection de vitesse de rotation et de détection d'angle de rotation sont réduites. Considérant ceci, un objet de la présente divulgation est de : fournir un dispositif de détection d'angle de rotation dans lequel une réduction de flux magnétiques de signal qui pénètrent un élément de détection magnétique dans une direction de détection magnétique de celui-ci, et une influence de flux magnétiques perturbateurs qui pénètrent l'élément de détection magnétique dans la direction de détection magnétique de celui-ci, sont supprimées de sorte que la réduction des précisions de détection de vitesse de rotation et de détection d'angle de rotation est empêchée ; et fournir une machine électrique rotative hautement efficace en empêchant une réduction des précisions de détection de vitesse de rotation et de détection d'angle de rotation qui sont réalisées par le dispositif de détection d'angle de rotation. Un dispositif de détection d'angle de rotation selon la présente divulgation comprend : un aimant prévu sur un côté dans une direction axiale d'un arbre et configuré pour tourner d'un seul tenant avec l'arbre ; un élément de détection magnétique disposé sur ledit un côté dans la direction axiale relativement à l'aimant avec un espace interposé entre l'élément de détection magnétique et l'aimant ; et un blindage formé d'un matériau magnétique. Le blindage est disposé en un emplacement dans la direction axiale entre un emplacement dans la direction axiale d'un organe formant fil permettant à du courant de s’écouler à travers lui et un emplacement dans la direction axiale de l'élément de détection magnétique, est disposé radialement à l'extérieur de l'aimant en vue dans la direction axiale, et a une partie qui se chevauche avec l'organe formant fil en vue dans la direction axiale. L’organe formant fil est disposé en un emplacement dans la direction axiale qui est plus proche de l'aimant que ne l'est l'élément de détection magnétique, et disposé radialement à l'extérieur de l'aimant en vue dans la direction axiale. Une machine électrique rotative selon la présente divulgation comprend : le dispositif de détection d'angle de rotation selon la présente divulgation ; l'arbre ; l’organe formant fil ; un rotor configuré pour tourner d'un seul tenant avec l'arbre et ayant un enroulement de champ et un noyau de champ autour duquel l'enroulement de champ est enroulé ; un stator disposé radialement à l'extérieur du rotor et ayant un noyau de stator autour duquel un enroulement d’armature est enroulé ; et une attache couvrant un côté extérieur de chacun du rotor et du stator et maintenant un côté d'extrémité et un autre côté d'extrémité de l'arbre via des paliers. Le dispositif de détection d'angle de rotation selon la présente divulgation comprend : un aimant configuré pour tourner d’un seul tenant avec un arbre ; un élément de détection magnétique disposé avec un espace interposé entre l'élément de détection magnétique et l'aimant ; et un blindage formé d'un matériau magnétique. Le blindage est disposé en un emplacement dans la direction axiale entre un emplacement dans la direction axiale d'un organe formant fil permettant à du courant de s’écouler à travers lui et un emplacement dans la direction axiale de l'élément de détection magnétique, est disposé radialement à l'extérieur de l'aimant en vue dans la direction axiale, et a une partie qui se chevauche avec l'organe formant fil en vue dans la direction axiale. L’organe formant fil est disposé en un emplacement dans la direction axiale qui est plus proche de l'aimant que ne l'est l'élément de détection magnétique, et est disposé radialement à l'extérieur de l'aimant en vue dans la direction axiale. Par conséquent, les flux magnétiques perturbateurs générés autour de l'organe formant fil sont guidés jusqu’au blindage, et les flux magnétiques perturbateurs qui pénètrent dans l'élément de détection magnétique sont réduits. Par conséquent, l'influence des flux magnétiques perturbateurs qui pénètrent dans l'élément de détection magnétique dans une direction de détection magnétique de celui-ci est supprimée, moyennant quoi une réduction des précisions de détection de vitesse de rotation et de détection d'angle de rotation peut être empêchée. De plus, le blindage est disposé radialement à l'extérieur de l'aimant en vue dans la direction axiale, et le guidage, jusqu’au blindage, des flux magnétiques de signal générés à partir de l'aimant est supprimé. En conséquence, une réduction des flux magnétiques de signal qui pénètrent dans l'élément de détection magnétique dans la direction de détection magnétique de celui-ci est supprimée, moyennant quoi une réduction des précisions de détection de vitesse de rotation et de détection d'angle de rotation peut être empêchée. La machine électrique rotative selon la présente divulgation comprend : le dispositif de détection d'angle de rotation selon la présente divulgation ; l'arbre ; l’organe formant fil ; un rotor configuré pour tourner d'un seul tenant avec l'arbre et ayant un enroulement de champ et un noyau de champ autour duquel l'enroulement de champ est enroulé ; un stator disposé radialement à l'extérieur du rotor et ayant un noyau de stator autour duquel un enroulement d’armature est enroulé ; et une attache couvrant un côté extérieur de chacun du rotor et du stator et maintenant un côté d'extrémité et un autre côté d'extrémité de l'arbre via des paliers. Par conséquent, les flux magnétiques perturbateurs générés autour de l'organe formant fil sont guidés jusqu’au blindage de sorte qu’une influence des flux magnétiques perturbateurs qui pénètrent dans l'élément de détection magnétique dans la direction de détection magnétique de celui-ci est supprimée. De plus, le guidage, vers le blindage, de flux magnétiques de signal générés à partir de l'aimant est supprimé. Par conséquent, une réduction des précisions de détection de vitesse de rotation et de détection d'angle de rotation est empêchée, moyennant quoi une machine électrique rotative hautement efficace peut être obtenue. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : est une vue en coupe montrant schématiquement une machine électrique rotative selon un premier mode de réalisation ; est une vue en perspective montrant une partie majeure de la machine électrique rotative selon le premier mode de réalisation ; est une vue en coupe montrant la partie majeure de la machine électrique rotative selon le premier mode de réalisation ; est une vue en coupe montrant une partie majeure d’une machine électrique rotative selon un deuxième mode de réalisation ; est un schéma d'explication de flux magnétiques perturbateurs autour d'un élément de détection magnétique dans la machine électrique rotative selon le deuxième mode de réalisation ; est une vue en perspective montrant une partie majeure d’une machine électrique rotative selon un troisième mode de réalisation ; est une vue en perspective montrant une partie majeure d’une autre machine électrique rotative selon le troisième mode de réalisation ; est une vue en coupe montrant une partie majeure d’une autre machine électrique rotative selon le troisième mode de réalisation ; est une vue en coupe montrant une partie majeure d’une machine électrique rotative selon un quatrième mode de réalisation ; est une vue en coupe montrant une partie majeure d’une machine électrique rotative selon un cinquième mode de réalisation ; est une vue en coupe montrant une partie majeure d’une autre machine électrique rotative selon le cinquième mode de réalisation ; et est une vue en coupe montrant une partie majeure d’une autre machine électrique rotative selon le cinquième mode de réalisation. Dispositif de détection d'angle de rotation (1) comprenant : un aimant (3) prévu sur un côté dans une direction axiale d'un arbre (2) et configuré pour tourner d'un seul tenant avec l'arbre (2) ; un élément de détection magnétique (4) disposé sur ledit un côté dans la direction axiale relativement à l'aimant (3) avec un espace interposé entre l'élément de détection magnétique (4) et l'aimant (3) ; et un blindage (6) formé d'un matériau magnétique, dans lequel le blindage (6) est disposé en un emplacement dans la direction axiale entre un emplacement dans la direction axiale d'un organe formant fil permettant à du courant de s’écouler à travers lui et un emplacement dans la direction axiale de l'élément de détection magnétique (4), est disposé radialement à l'extérieur de l'aimant (3) en vue dans la direction axiale, et a une partie qui chevauche l'organe formant fil en vue dans la direction axiale, et l’organe formant fil est disposé en un emplacement dans la direction axiale qui est plus proche de l'aimant (3) que ne l'est l'élément de détection magnétique (4), et disposé radialement à l'extérieur de l'aimant (3) en vue dans la direction axiale. Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon la revendication 1, dans lequel l'organe formant fil a une partie s'étendant circonférentiellement (5a) s'étendant dans une direction circonférentielle, et le blindage (6) a une partie s'étendant dans la direction circonférentielle de manière à se chevaucher avec la partie s'étendant circonférentiellement (5a) en vue dans la direction axiale. Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon la revendication 2, dans lequel l'organe formant fil est formé en une forme de feuille incurvée sur un même plan perpendiculaire à la direction axiale, une surface de la feuille étant perpendiculaire à la direction axiale, et le blindage (6) est formé en une forme de feuille incurvée sur un même plan perpendiculaire à la direction axiale, une surface de la feuille étant perpendiculaire à la direction axiale. Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant en outre un blindage additionnel (12) disposé sur ledit un côté dans la direction axiale relativement à l'élément de détection magnétique (4) avec un espace interposé entre le blindage additionnel (12) et l'élément de détection magnétique (4), dans lequel l'arbre (2) est formé d'un matériau magnétique à travers lequel un flux magnétique passe dans la direction axiale, et une direction de détection magnétique de l'élément de détection magnétique (4) est perpendiculaire à la direction axiale. Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon la revendication 4, dans lequel le blindage additionnel (12) est formé en une forme de feuille, et le blindage additionnel (12) est disposé de sorte qu'une surface de la feuille de celui-ci soit perpendiculaire à la direction axiale. Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le blindage (6) est disposé en un emplacement dans la direction axiale entre un emplacement dans la direction axiale de l'aimant (3) et l'emplacement dans la direction axiale de l'élément de détection magnétique (4). Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel une distance dans la direction axiale entre l'emplacement dans la direction axiale du blindage (6) et l'emplacement dans la direction axiale de l'élément de détection magnétique (4) est plus courte qu'une distance dans la direction axiale entre l'emplacement dans la direction axiale du blindage (6) et l'emplacement dans la direction axiale de l'organe formant fil. Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel une largeur dans la direction axiale du blindage (6) est plus petite qu’une largeur dans une direction radiale du blindage (6). Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel une forme du blindage (6) est similaire à une forme de l'organe formant fil autour de l'arbre (2) en vue dans la direction axiale, et le blindage (6) et l'organe formant fil se chevauchent l'un avec l'autre en vue dans la direction axiale. Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le blindage (6) a une forme annulaire s'étendant dans une direction circonférentielle. Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel une partie d'extrémité sur un côté radialement intérieur du blindage (6) est courbée en direction d’un autre côté dans la direction axiale. Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel l'aimant (3) a N (représentant un nombre pair qui est deux ou plus) pôles magnétiques sur l'un côté dans la direction axiale et a N pôles magnétiques d'un autre côté dans la direction axiale, les N pôles magnétiques sur ledit un côté dans la direction axiale et les N pôles magnétiques sur l’autre côté dans la direction axiale sont disposés en des emplacements qui coïncident les uns avec les autres dans une direction circonférentielle, deux des pôles magnétiques qui sont adjacents dans la direction axiale sont différents l'un de l'autre, et deux des pôles magnétiques qui sont adjacents dans la direction circonférentielle sont différents l'un de l'autre. Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon la revendication 12, comportant en outre un porteur (7) fixé à une partie d'extrémité sur ledit un côté dans la direction axiale de l'arbre (2) et maintenant l'aimant (3), dans lequel le porteur (7) a la paroi circonférentielle (7a) recouvrant un côté radialement extérieur de l'aimant (3) et formée à partir d'un matériau magnétique. Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel l'élément de détection magnétique (4) est un élément à effet magnétorésistif ayant une direction de détection magnétique perpendiculaire à la direction axiale. Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, comportant en outre un organe formant support (21) fixant un autre côté dans la direction axiale du blindage (6) et ledit un côté dans la direction axiale de l'organe formant fil l'un à l'autre, dans lequel l'organe formant support (21) est formé d'un matériau d’isolation, et le blindage (6) et l’organe formant fil sont électriquement isolés l'un de l'autre. Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon la revendication 15, dans lequel le blindage (6) a une découpe dans laquelle une partie d'emboîtement (22a) fournie à l'organe formant support (22) est emboîtée. Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon la revendication 15 ou 16, dans lequel le blindage (6) présente les trous traversants (6b) pénétrant à travers celui-ci dans la direction axiale, et l'organe formant support (23) est prévu au niveau : d'une partie à l'intérieur du trou traversant (6b) ; et d’une partie sur ledit un côté dans la direction axiale du trou traversant (6b) et du blindage (6) autour du trou traversant (6b). Dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, comportant en outre un porteur (7) fixé à une partie d'extrémité sur ledit un côté dans la direction axiale de l'arbre (2) et maintenant l'aimant (3), dans lequel le porteur (7) a une paroi circonférentielle tubulaire (7a) recouvrant un côté radialement extérieur de l'aimant (3) avec un espace interposé entre eux, et l'espace entre le côté radialement extérieur de l'aimant (3) et la paroi circonférentielle (7a) est rempli avec un organe de fixation (8). Machine électrique rotative (100) comprenant : le dispositif de détection d'angle de rotation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 18 ; l'arbre (2) ; l'organe formant fil ; un rotor (24) configuré pour tourner d'un seul tenant avec l'arbre (2) et ayant un enroulement de champ (24a) et un noyau de champ (24b) autour duquel l'enroulement de champ (24a) est enroulé ; un stator (25) disposé radialement à l'extérieur du rotor (24) et ayant un noyau de stator (25b) autour duquel un enroulement d'armature (25a) est enroulé ; et une attache (29) recouvrant un côté extérieur de chacun parmi le rotor (24) et le stator (25) et maintenant un côté d'extrémité et un autre côté d'extrémité de l'arbre (2) via des paliers (30).