Brevet FR3147061A1 — publié le 20240927

Rotor (10) de machine électrique, tournant autour d’un axe de rotation X, le rotor comportant : - un corps de rotor (12) comportant une succession de pôles saillants (14) ménageant entre eux des encoches (16), - une pluralité de bobines (20), chaque bobine (20) étant disposée autour du pôle saillant (14) correspondant dans les encoches (16) adjacentes à ce pôle saillant (14), - des cales de maintien (30) de bobines, chaque cale (30) étant disposée dans une encoche (16) de manière à venir en contact de la bobine (20) d'un premier pôle saillant (14) et de la bobine (20) d'un deuxième pôle saillant consécutif au premier, ledit rotor (10) étant caractérisé en ce que chacune des cales de maintien (30) comporte une tête de cale (32) prolongée par un pied de cale (34), l’extrémité libre du pied (37) étant orientée vers le fond de l’encoche, ledit pied (34) venant au moins partiellement en contact des bobines (20) des premier et deuxième pôles saillants. Figure pour l’abrégé : Figure 1 rotor pour machine électrique La présente invention concerne un rotor pour machine électrique, en particulier un rotor bobiné, notamment un rotor bobiné ortho-cyclique avec un nombre de pôles supérieur à 4. L’invention concerne également une machine électrique comportant un tel rotor. Arrière-plan technologique Les rotors bobinés comportent classiquement des bobines enroulées autour des pôles saillants. Ces bobines sont destinées à être parcourues par un courant électrique continu d'intensité variable. Compte tenu de la nature des matériaux des fils des bobines et de la vitesse de rotation du rotor, il est impératif de maintenir solidement ces bobines sur les pôles du rotor correspondants. En effet, les bobines sont soumises à des efforts centrifuges lors de la rotation du rotor, ces efforts sont d'autant plus importants que le diamètre du rotor et sa vitesse de rotation sont élevés. Afin d’améliorer le maintien des bobines, des cales de maintien encore appelées « cales de rotor » sont prévues à cet effet. Celles-ci sont insérées dans les encoches ménagées entre les pôles saillants et exercent une poussée sur les bobines de manière à les maintenir contre les corps de pôle. Ces cales présentent généralement une section transversale sensiblement en forme de V. Cette forme de cales n’apporte pas entière satisfaction. En effet, elle ne permet pas un maintien optimal des bobines. Il existe par conséquent un risque de rupture en fatigue des fils des bobines dû à la flexion lors de fortes sollicitations. La fonction de maintien des bobines sur le corps de pôle est importante pour empêcher leur centrifugation, comme mentionné ci-dessus Il serait donc souhaitable de sécuriser encore plus efficacement les bobines de la centrifugation survenant pendant le fonctionnement du rotor. L’invention vise à répondre à cet objectif et y parvient grâce à un rotor de machine électrique, tournant autour d’un axe de rotation X, le rotor comportant : - un corps de rotor comportant une succession de pôles saillants ménageant entre eux des encoches, - une pluralité de bobines, chaque bobine étant disposée autour du pôle saillant correspondant dans les encoches adjacentes à ce pôle saillant, - des cales de maintien de bobines, chaque cale étant disposée dans une encoche de manière à venir en contact de la bobine d'un premier pôle saillant et de la bobine d'un deuxième pôle saillant consécutif au premier, ledit rotor étant caractérisé en ce que chacune des cales de maintien comporte une tête de cale prolongée par un pied de cale, l’extrémité libre du pied étant orientée vers le fond de l’encoche, ledit pied venant au moins partiellement en contact des bobines des premier et deuxième pôles saillants. Les cales selon l’invention assurent, grâce à leur forme, un maintien de l’ensemble de la hauteur des pôles bobinés. Il en résulte une meilleure résistance des fils des bobines à la centrifugation. Cela permet d’augmenter la vitesse de rotation maximale admissible du rotor en conséquence. De préférence, le pied de cale présente une section transversale de forme polygonale, telle que carrée, rectangulaire ou triangulaire. Par « section transversale » , on entend toute section réalisée dans un plan orthogonal à un axe d’élongation de la cale de maintien. De préférence, le pied de cale présente une section transversale constante de son extrémité libre à sa jonction avec la tête de cale. En variante, le pied de cale présente une section transversale de forme et/ou de dimension variable le long de l’axe d’élongation de la cale de maintien. Par exemple, le pied peut présenter une section s’élargissant vers l’extrémité libre du pied. De préférence, le pied de cale s’étend sur une longueur mesurée selon l’axe d’élongation de la cale de maintien, s’adaptant à la forme du bobinage. Le pied de cale peut présenter une surface externe lisse. En variante, la cale de maintien comporte un ou plusieurs reliefs s’étendant latéralement à partir du pied de cale. La présence de reliefs sur la surface externe du pied de cale permet un d’améliorer encore plus le maintien des bobines sur les pôles du rotor. Le ou les reliefs peuvent être des reliefs en saillie. De préférence, le ou les reliefs s’étendent en direction des bobines, les reliefs s’étendant de préférence perpendiculairement à l’axe d’élongation de la cale de maintien. Le ou les reliefs peuvent s’étendre selon des axes d’extension formant le même angle avec l’axe d’élongation de la cale du maintien. Le ou les reliefs peuvent s’étendre selon des axes d’extension formant des angles différents avec l’axe d’élongation de la cale du maintien. Le ou les reliefs de surface peuvent être de forme convexe vers l’extérieur. Le ou les reliefs de surface de forme convexe vers l’extérieur peuvent être en forme de bossage. Le ou les reliefs en forme de bossage peuvent avoir une surface en forme de calotte sphérique ou de quadrique de révolution, notamment ellipsoïde. De préférence, le ou les reliefs s’étendent selon des axes d’extension s’étendant à partir d’un même plan longitudinal du pied. Au moins deux reliefs peuvent s’étendre à partir de faces opposées du pied de cale. Au moins deux reliefs peuvent s’étendre d’une même face du pied de cale. Au moins deux reliefs peuvent s’étendre sur le pied de cale à la même hauteur relativement à la base du pied. Au moins deux reliefs peuvent s’étendre à des hauteurs différentes du pied relativement à la base du pied. La tête de cale peut présenter une section transversale polygonale. De De préférence, la tête de cale présente une section transversale diminuant en se rapprochant de la jonction avec le pied. La tête de cale peut être en vue de face en forme de trapèze, de rectangle ou de triangle. Par « vue de face » , on comprend une vue selon un axe perpendiculaire au plan d’élongation de la cale de maintien. La cale de maintien peut être en vue de face en forme de « Y » ou de « T ». La cale de maintien est de préférence en matière plastique. De préférence, la cale de maintien est monolithique. Par « monolithique », on entend que la cale de maintien se présente sous forme d’un bloc d’un seul tenant. De préférence, les cales de maintien sont disposées dans les encoches correspondantes de manière à ce que l’axe d’élongation de la cale de maintien soit orienté radialement, c’est-à-dire en suivant un axe radial du rotor. En variante, l’axe d’élongation est incliné par rapport à un axe radial du rotor d’un angle s’adaptant au nombre de pôles . Chaque pôle peut comprendre un corps de pôle s’étendant radialement et sur lequel est entourée la bobine correspondante. Le pôle comporte également une tête de pôle s’étendant selon une direction ortho-radiale. Avantageusement, la tête de cale présente deux épaulements venant chacun en appui des têtes de pole des premier et deuxième pôles respectivement. La cale de maintien peut être pleine. Le corps de rotor comporte une ou plusieurs tôles magnétiques. Le rotor comporte un nombre de pôles supérieur à 4. L’invention a encore pour objet une machine électrique comportant un rotor tel que décrit plus haut. L’invention a encore pour objet un véhicule, notamment véhicule automobile, comportant un rotor selon l’invention et/ou une machine électrique selon l’invention. Brève description des figures L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemple de mise en œuvre non limitatif de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé sur lequel : La est une coupe schématique et partielle d’un rotor selon l’invention; La est un détail de la , et La illustre un autre exemple d’une cale de maintien selon l’invention. Description de mode(s) de réalisation On a représenté à la un rotor 10 de machine électrique selon l’invention tournant autour d’un axe X. Comme illustré, le rotor 10 comporte un corps de rotor 12 constitué d’une pluralité de tôles magnétiques 13. Le corps de rotor 12 comporte une succession de pôles saillants 14 ménageant entre eux des encoches 16. Chaque pôle saillant 14 comporte un corps de pôle 15 s’étendant radialement et une tête de pôle élargie 17 s’étendant selon une direction ortho radiale. Chaque corps de pôle 15 est entouré d’une bobine 20. Cette bobine 20 est reçue dans les encoches 16 adjacentes à ce pôle saillant 14. Le rotor comporte en outre des cales 30 qui sont disposées dans les encoches 16 et qui sont destinées à maintenir les bobines contre les pôles 15. Comme cela est visible sur les figures, chaque cale 30 vient en contact de la bobine 20 d'un premier pôle saillant 14 et de la bobine 20 d'un deuxième pôle saillant consécutif au premier. Par sa position et sa forme, la cale exerce une poussée sur les bobines de manière à les maintenir contre les corps de pôle des premier et deuxième pôles saillants. Les cales de maintien 30 présente chacun un axe d’élongation Y qui est orienté radialement, c’est-à-dire en suivant un axe radial du rotor. Comme illustré, les cales de maintien 30 comportent chacune une tête de cale 32 prolongée par un pied 34. La tête de cale 32 présente dans l’exemple représenté une section transversale polygonale. La tête de cale 32 est en vue de face en forme de trapèze, la tête de cale présentant une section transversale diminuant en se rapprochant de la jonction avec le pied. La tête de cale 32 présente deux épaulements 33 venant en appui contre les faces internes des têtes de pôle 32. Le pied de cale 34 présente une section transversale de forme rectangulaire. Dans l’exemple illustré, le pied de cale 34 présente une section transversale constante de son extrémité libre 37 à sa jonction 39 avec la tête de cale 32. Il présente ainsi en vue de face une forme générale de rectangle. Le pied de cale 34 s’étend sur une longueur l mesurée selon l’axe d’élongation Y de la cale de maintien 30, s’adaptant à la forme du bobinage. Cette longueur l représente environ 25 % de la longueur totale L de la cale de maintien 30 dans l’exemple illustré. Dans l’exemple illustré notamment à la , la cale de maintien comporte plusieurs reliefs 35, ici au nombre de deux, s’étendant latéralement à partir du pied de cale 34. Dans l’exemple illustré, le ou les reliefs 35 sont des reliefs en saillie.et s’étendent en direction des bobines 20. Ces derniers sont de forme identique et se présentent sous la forme de bossage convexe vers l’extérieur. Les reliefs 35 ont une forme arrondie. Les deux reliefs 35 s’étendent à partir de faces opposées du pied de cale 34, selon un axe d’extension P perpendiculaire à l’axe d’élongation Y. Comme cela est visible sur les figures, ces reliefs s’étendant à la même hauteur h relativement à la base du pied 37. En variante, les pieds de cale peuvent avoir une surface externe lisse, c’est-à-dire dépourvue de reliefs, comme illustré à la . L’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits. Le pied de cale peut avoir une forme différente. Le nombre de reliefs peut être différent de deux. Les reliefs peuvent être de forme ondulée. Rotor (10) de machine électrique, tournant autour d’un axe de rotation X, le rotor comportant : - un corps de rotor (12) comportant une succession de pôles saillants (14) ménageant entre eux des encoches (16), - une pluralité de bobines (20), chaque bobine (20) étant disposée autour du pôle saillant (14) correspondant dans les encoches (16) adjacentes à ce pôle saillant (14), - des cales de maintien (30) de bobines, chaque cale (30) étant disposée dans une encoche (16) de manière à venir en contact de la bobine (20) d'un premier pôle saillant (14) et de la bobine (20) d'un deuxième pôle saillant consécutif au premier, ledit rotor (10) étant caractérisé en ce que chacune des cales de maintien (30) comporte une tête de cale (32) prolongée par un pied de cale (34), l’extrémité libre du pied (37) étant orientée vers le fond de l’encoche, ledit pied (34) venant au moins partiellement en contact des bobines (20) des premier et deuxième pôles saillants. Rotor selon la revendication 1, le pied de cale (34) présentant une section transversale de forme polygonale, de préférence, le pied de cale présentant une section transversale constante de son extrémité libre à sa jonction avec la tête de cale. Rotor selon l’une des revendications 1 et 2, le pied de cale s’étendant sur une longueur mesurée selon l’axe d’élongation de la cale de maintien, représentant entre 5% et 60% de la longueur totale de la cale de maintien. Rotor selon l’une des revendications précédentes, la cale de maintien (30) comporte un ou plusieurs reliefs (35) s’étendant latéralement à partir du pied de cale (34). Rotor selon la revendication 4, le ou les reliefs (35) étant des reliefs en saillie, s’étendant de préférence en direction des bobines (20), le ou les reliefs de surface étant de préférence de forme convexe vers l’extérieur, notamment en forme de bossage. Rotor selon la revendication 4 ou 5, le ou les reliefs (35) s’étendant selon des axes d’extension (P) formant le même angle avec l’axe d’élongation (Y) de la cale de maintien, notamment un angle droit avec l’axe d’élongation de la cale de maintien. Rotor selon l’une des revendications 4 à 6, au moins deux reliefs (35) s’étendant à partir de faces opposées du pied de cale, de préférence à la même hauteur ( h ) relativement à la base du pied (34). Rotor selon l’une quelconque des revendications précédentes, la cale de maintien (30) étant pleine. Rotor selon l’une quelconque des revendications précédentes, la tête de cale (32) présentant une section transversale polygonale, notamment diminuant en se rapprochant de la jonction avec le pied. Rotor selon l’une quelconque des revendications précédentes, la tête de cale (32) présentant deux épaulements (33) venant chacun en appui des faces internes des têtes (17) des premier et deuxième pôles (14) respectivement Machine électrique comportant un rotor (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes.