Brevet FR3132803A1 — publié le 20230818

L’invention concerne un procédé de fabrication d’un rotor (1) pour machine électrique comprenant un corps (10) et au moins un aimant (20) qui est porté par le corps et qui comprend au moins un premier aimant unitaire (21) et au moins un second aimant unitaire (22), ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - formation du premier aimant unitaire par dépôt d’une matière magnétique sur un support (30) distinct du corps ; - fixation du support par rapport au corps. Figure pour l’abrégé : Fig.1 Procédé de fabrication d’un rotor pour machine électrique Domaine technique de l'invention La présente invention concerne de manière générale les machines électriques. Elle concerne plus particulièrement un procédé de fabrication d’un rotor pour machine électrique pour machine électrique à flux radial ou axial. Elle concerne également un rotor fabriqué selon ce procédé. L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans les moteurs électriques pour véhicules automobiles électriques ou hybrides. Etat de la technique Une machine électrique comprend généralement un stator et un rotor. Le rotor porte une série de grands aimants permanents, tandis qu'une série de bobines est portée par le stator. Quand les bobines sont alimentées par un courant électrique, le rotor, qui est solidarisé à l'arbre de sortie de la machine électrique, est soumis à un couple résultant du champ magnétique. On connait du document « Novel Multi-layer Design and Additive Manufacturing Fabrication of a High Power Density and Efficiency Interior PM Motor, 2020 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2020, pp. 3601-3606, M. Ibrahim, F. Bernier and J. -M. Lamarre » des rotors dans lequel les aimants permanents sont formés par projection dynamique à froid, procédé plus connu sous le nom anglais de « cold spraying ». La projection étant réalisée « à froid », typiquement entre 100 °C et 200 °C, elle ne déforme pas le corps du rotor. Elle permet aussi de fixer directement les grands aimants permanents sur le corps du rotor et dispense ainsi de recourir à une étape supplémentaire de fixation des aimants. Enfin, du fait de leur formation par projection à froid sur le corps du rotor, les aimants sont solidement fixés sur ce dernier. Toutefois, ces grands aimants permanents sont sujets à des pertes énergétiques dues aux courants de Foucault les parcourant lorsque la machine électrique est en fonctionnement, ce qui limite les performances de la machine électrique. Présentation de l'invention Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose de segmenter ces grands aimants permanents en une pluralité d’aimants unitaires tout en les formant par dépôt d’une matière magnétique. De préférence, ladite matière est aussi métallique. Plus particulièrement, on propose selon l’invention un procédé de fabrication d’un rotor pour machine électrique comprenant un corps et au moins un aimant qui est porté par le corps et qui comprend au moins un premier aimant unitaire et au moins un second aimant unitaire, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - formation du premier aimant unitaire par dépôt d’une matière magnétique sur un support distinct du corps ; - fixation du support au corps. Ainsi, grâce à l’invention, l’aimant est divisé en plusieurs aimants unitaires. Les aimants unitaires constituent alors des portions de l’aimant qui sont davantage isolées électriquement les unes des autres que leur équivalent sous forme d’un seul aimant monobloc. Cela permet de réduire les courants de Foucault au sein de l’aimant et donc de réduire les pertes énergétiques. Les performances de la machine électrique sont ainsi augmentées par rapport à l’utilisation des grands aimants permanents monoblocs de l’art antérieur. Selon l’invention, le dépôt d’une matière magnétique, préférablement aussi métallique, est un procédé de fabrication additive, c’est-à-dire par ajout de matière, tel que la projection à froid d’une matière magnétique ou l’impression magnétique, plus connue sous le nom d’impression 3D. De manière contre-intuitive, l’invention propose donc de réaliser des aimants unitaires par dépôt d’une matière magnétique sur un support distinct du corps du rotor. En effet, bien que les aimants ne soient pas formés directement sur le corps et que leur fixation soit ainsi moins résistante aux contraintes mécaniques et plus complexe que dans l’art antérieur, cela permet de diviser l’aimant en aimants unitaires et de réduire les courants de Foucault. En d’autres termes, l’augmentation des performances énergétiques du rotor fabriqué selon le procédé conforme à l’invention est bien privilégiée. D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du procédé de fabrication d’un rotor pour machine électrique conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - l’étape de fixation comprend le positionnement d’une face du premier aimant unitaire en regard et à une distance inférieure à 1 mm d’une face du second aimant unitaire ; - le procédé comprend une étape de formation du second aimant unitaire par dépôt d’une matière magnétique sur le corps ; - le corps comprend un empilement de tôles métalliques et dans lequel le second aimant unitaire est formé par dépôt d’une matière magnétique sur au moins deux desdites tôles métalliques ; - ledit au moins un second aimant unitaire présente une forme complémentaire de celle dudit au moins un premier aimant unitaire et l’étape de fixation comprend l’emboitement dudit au moins un premier aimant unitaire avec ledit au moins un second aimant unitaire ; - le support est réalisé dans un matériau magnétiquement conducteur et, à l’étape de fixation du support, il est prévu de positionner le support en périphérie du rotor ; - le premier aimant unitaire est formé sur une surface interne du support et il est prévu une étape de formation du second aimant unitaire par dépôt d’une matière magnétique sur une surface externe du support opposée à la surface interne ; - ledit support est réalisé dans un matériau électriquement isolant ; - le corps comprend au moins un logement et, à l’étape de fixation du support, il est prévu de d’insérer le support dans ledit logement. L’invention propose également un rotor pour machine électrique comprenant : - un corps ; - au moins un aimant qui est porté par le corps ; et - un support distinct du corps et rapporté sur le corps ; ledit aimant comprenant au moins : - un premier aimant unitaire qui formé par dépôt d’une matière magnétique sur le support ; et un second aimant unitaire. 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 de fabrication d’un rotor (1) pour machine électrique comprenant un corps (10) et au moins un aimant (20) qui est porté par le corps (10) et qui comprend au moins un premier aimant unitaire (21) et au moins un second aimant unitaire (22), ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - formation du premier aimant unitaire (21) par dépôt d’une matière magnétique sur un support (30) distinct du corps (10) ; - fixation du support (30) au corps (10). Procédé de fabrication d’un rotor (1) selon la revendication 1, dans lequel l’étape de fixation comprend le positionnement d’une face (23a ; 24a) du premier aimant unitaire (21) en regard et à une distance inférieure à 1 mm d’une face (23b ; 24b) du second aimant unitaire (22). Procédé de fabrication d’un rotor (1) selon la revendication 1 ou 2, comprenant une étape de formation du second aimant unitaire (22) par dépôt d’une matière magnétique sur le corps (10). Procédé de fabrication d’un rotor (1) selon la revendication 3, dans lequel le corps (10) comprend un empilement de tôles métalliques (15) et dans lequel le second aimant unitaire (22) est formé par dépôt d’une matière magnétique sur au moins deux desdites tôles métalliques (15). Procédé de fabrication d’un rotor (1) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel ledit au moins un second aimant unitaire (22) présente une forme complémentaire de celle dudit au moins un premier aimant unitaire (21) et dans lequel l’étape de fixation comprend l’emboitement dudit au moins un premier aimant unitaire (21) avec ledit au moins un second aimant unitaire (22). Procédé de fabrication d’un rotor (1) selon l’une des revendications 3 à 5, dans lequel le support (30) est réalisé dans un matériau magnétiquement conducteur et dans lequel, à l’étape de fixation du support (30), il est prévu de positionner le support (30) en périphérie du rotor (1). Procédé de fabrication d’un rotor (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier aimant unitaire (21) est formé sur une surface interne (31) du support (30) et dans lequel il est prévu une étape de formation du second aimant unitaire (22) par dépôt d’une matière magnétique sur une surface externe (32) du support (30) opposée à la surface interne (31). Procédé de fabrication d’un rotor (1) selon la revendication 7, dans lequel ledit support (30) est réalisé dans un matériau électriquement isolant. Procédé de fabrication d’un rotor (1) selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le corps (10) comprend au moins un logement (12) et dans lequel, à l’étape de fixation du support (30), il est prévu de d’insérer le support (30) dans ledit logement (12). Rotor (1) pour machine électrique comprenant : - un corps (10) ; - au moins un aimant qui est porté par le corps (10) ; et - un support (30) distinct du corps (10) et rapporté sur le corps (10) ; caractérisé en ce que ledit aimant comprend au moins : - un premier aimant unitaire (21) qui formé par dépôt d’une matière magnétique sur le support (30) ; et - un second aimant unitaire (22).