Brevet FR3152677A1 — publié le 20250307

L’invention concerne une machine électrique tournante comprenant un ensemble statorique, et un ensemble rotorique comportant une couronne (8) comprenant : - au moins un premier bord latéral (24), - une pluralité aimants permanents (28) fixés le long du premier bord latéral de la couronne, la pluralité d’aimants permanents étant alignés de manière à former une première rangée (30) ; les aimants permanents de la première rangée comprenant une première face principale (32) fixée à la couronne, une deuxième face principale (34) opposée à la première face principale et une première face latérale (36) disposée au voisinage du premier bord latéral; - au moins une première bague (43) ceinturant les aimants permanents de la première rangée. La deuxième face principale et/ou la première face latérale des aimants permanents de la première rangée comporte une cavité (41), et dans lequel ladite au moins une première bague (43) est logée dans ladite cavité. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2 Machine électrique tournante Domaine technique de l’invention La présente invention concerne une machine électrique tournante. Etat de la technique antérieure Les machines électriques tournantes comprennent un ensemble statorique et un ensemble rotorique pivotant par rapport à l'ensemble statorique. L’ensemble rotorique peut comporter une couronne sur laquelle des aimants permanents sont fixés. Lorsque les vitesses de fonctionnement sont élevées, les aimants permanents peuvent se détacher en raison des forces centrifuges. Pour pallier cet inconvénient, il est connu de réaliser un frettage en fibre de verre ou de carbone autour des aimants permanents. Toutefois, ce frettage réduit la taille de l’entrefer situé entre les aimants permanents et la face annulaire interne de l’ensemble statorique. Présentation de l’invention Un but de la présente invention est d’assurer la fixation des aimants permanents sans réduire la dimension de l’entrefer. La présente invention a pour objet une machine électrique tournante comprenant un ensemble statorique, et un ensemble rotorique monté pivotant par rapport à l'ensemble statorique autour d'un axe de rotation, l’ensemble rotorique comportant une couronne comprenant : - au moins un premier bord latéral, - une pluralité aimants permanents fixés le long du premier bord latéral de la couronne, la pluralité d’aimants permanents étant alignés de manière à former une première rangée; les aimants permanents de la première rangée comprenant une première face principale fixée à la couronne, une deuxième face principale opposée à la première face principale et une première face latérale disposée au voisinage du premier bord latéral; - au moins une première bague ceinturant les aimants permanents de la première rangée ; caractérisé en ce que la deuxième face principale et/ou la première face latérale des aimants permanents de la première rangée comporte au moins une cavité, et dans lequel ladite au moins une première bague est logée dans ladite cavité. Avantageusement, la première bague empêche le détachement des aimants permanents. Avantageusement, les cavités réalisées sur les aimants permanents permettent le frettage des aimants permanents tout en gardant une dimension de l’entrefer constante. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre. Elles peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - ladite au moins une cavité débouche sur la deuxième face principale et sur la première face latérale des aimants permanents de la première rangée. Avantageusement ladite au moins une première bague peut être facilement retirée de la cavité sans détérioration par déplacement de la bague selon une direction axiale. La couronne comprend : - un deuxième bord latéral opposé au premier bord latéral, - une pluralité d’aimants permanents fixés le long du deuxième bord latéral, la pluralité d’aimants permanents étant alignés et formant une deuxième rangée, les aimants permanents de la deuxième rangée comprenant une première face principale fixée à la couronne, une deuxième face principale opposée à la première face principale et une première face latérale disposée au voisinage du deuxième bord latéral, la deuxième face principale et/ou la première face latérale des aimants permanents de la deuxième rangée comporte une cavité; - Au moins une deuxième bague logée dans ladite cavité des aimants permanents de la deuxième rangée ; ladite au moins une deuxième bague ceinturant les aimants permanents de la deuxième rangée. - La cavité débouche sur la deuxième face principale et sur la première face latérale des aimants permanents de la deuxième rangée. - Les aimants permanents de la première rangée et de la deuxième rangée comprennent une deuxième face latérale opposée à la première face latérale ; les deuxièmes faces latérales d’au moins une partie des aimants permanents de la première rangée et de la deuxième rangée comprennent au moins un trou, et dans lequel ladite couronne comprend des pions de fixation fixés, d’une part, dans les trous des aimants permanents de la première rangée et, d’autre part, dans les trous des aimants permanents de la deuxième rangée. Avantageusement, les pions de fixation augmentent la résistance à l’arrachement des aimants permanents sous l’action des forces centrifuges exercées lors de la rotation de la couronne du rotor. En particulier, les pions de fixation 52 renforcent le maintien des aimants permanents selon une direction perpendiculaire à la direction axiale X-X. - Les cavités des aimants permanents de la première rangée présentent une profondeur comprise entre 3 et 6 millimètres. - Les cavités présentent une largeur comprise entre 1,5 et 4 millimètres. - La première bague est réalisée dans un acier inoxydable amagnétique ou un matériau composite. - La deuxième bague est réalisée dans un acier inoxydable amagnétique ou un matériau composite. - Les aimants permanents de la première rangée comprennent une deuxième face latérale opposée à la première face latérale, la deuxième face principale et/ou la deuxième face latérale des aimants permanents de la première rangée comportant une cavité supplémentaire; ladite couronne comportant en outre une bague supplémentaire logée dans les cavités supplémentaires des aimants permanents de la première rangée ; la bague supplémentaire ceinturant les aimants permanents de la première rangée. La bague supplémentaire est réalisée dans un acier inoxydable amagnétique ou un matériau composite. Brève description des figures FIG. 1 est une vue en coupe radiale d’un exemple d’une machine électrique tournante selon l’invention ; FIG. 2 est une vue en perspective partiellement éclatée d’une couronne d’une machine électrique tournante selon un premier mode de réalisation ; FIG. 3 est une vue en coupe de la couronne illustrée sur la FIG. 4 , la coupe étant réalisée selon un plan radial traversant un pion de fixation; FIG. 4 est une vue en coupe d’une couronne d’un ensemble rotorique selon un deuxième mode de réalisation, la coupe étant réalisée dans un plan radial ; FIG. 5 est une vue en coupe d’une couronne d’un ensemble rotorique selon un troisième mode de réalisation, la coupe étant réalisée dans un plan radial. Description détaillée de l’invention La machine électrique tournante 2 selon l’invention est décrite ci-après dans son application préférée, mais non limitative, à un ensemble ralentisseur à courants de Foucault et génératrice. En référence à la FIG. 1 , la machine électrique tournante 2 comporte un ensemble statorique 4, et un ensemble rotorique 6 pivotant par rapport à l'ensemble statorique autour d'un axe de rotation X. L’ensemble rotorique 6 comporte une couronne 8, un manchon cylindrique 10, et des bras coudés ou un flasque reliant la couronne 8 au manchon cylindrique 10. L’ensemble statorique 4 comporte un support annulaire 14 pourvu de noyaux polaires 15 et de bobines inductrices 16 agencées autour des noyaux polaires. Les noyaux polaires 15 et les bobines inductrices 16 sont répartis à intervalles réguliers autour d’un cercle centré sur un point de l'axe de rotation X-X. Les bobines inductrices 16 comprennent chacune un fil conducteur enroulé autour d’un noyau polaire. Les sens d'enroulement du fil conducteur alternent d'une bobine inductrice à la suivante, de façon à faire alterner les polarités des inducteurs. L’ensemble statorique 4 comporte en outre des épanouissements polaires 20 fixés aux extrémités libres des noyaux polaires 15 par des vis de fixation 22 vissées dans des trous taraudés des noyaux polaires. Les bobines inductrices 16, les noyaux polaires 15 et les épanouissement polaires 20 constituent l’inducteur du ralentisseur. Le manchon cylindrique 10 constitue l’induit du ralentisseur. La face interne 12 du support annulaire est munie de saignées radiales 18 formant des noyaux. Ces noyaux sont entourés de fils électriques conducteurs non représentés sur les figures. Les noyaux et leurs bobinages de fils électriques constituent forme l’induit de la génératrice. Le support annulaire 14 peut être fixé avec des moyens appropriés sur le châssis du véhicule ou sur le carter de la boîte de vitesse du véhicule. L’axe de rotation du manchon cylindrique 10, l’axe central de la couronne 8, l’axe central du support annulaire 14 sont coaxiaux à l’axe de rotation de l’arbre rotatif du véhicule, lorsque l’ensemble ralentisseur à courants de Foucault et génératrice est monté sur le véhicule. En référence aux figures 2 et 3, la couronne 8 comprend un support 23, un premier bord latéral 24 circulaire et un deuxième bord latéral 26 circulaire situé du côté opposé au premier bord latéral. La couronne 8 comprend en outre une pluralité d’aimants permanents 28 fixés le long du premier bord latéral 24. Les aimants permanents 28 de la couronne constituent l’inducteur de la génératrice. Les aimants permanents 28 sont alignés de manière à former une première rangée 30. Les aimants permanents 28 de la première rangée présentent chacun la forme générale d’un pavé. En particulier, ils comprennent une première face principale 32 fixée à la couronne, une face deuxième face principale 34 opposée à la première face principale et dirigée vers l’extérieur, une première face latérale 36 disposée au voisinage du premier bord latéral 24, une deuxième face latérale 38 opposée à la première face latérale, une troisième face latérale 40 et une quatrième face latérale 42. La deuxième face latérale 38 est disposée au voisinage d’une portion centrale de la face circulaire de la couronne. La troisième face latérale 40 est en contact d’un aimant permanent précédent de la rangée. La quatrième face latérale 42 est en contact d’un aimant permanent suivant de la rangée. La première face latérale 36 des aimants permanents de la première rangée comporte une cavité 41. La cavité 41 s’étend tout le long de la face latérale 36. Autrement dit, la cavité 41 s’étend d’une extrémité de la face latérale 36 à l’autre. Dans le mode de réalisation préféré représenté sur les figures 2 et 3, la cavité 41 débouche à la fois sur l’espace en regard de la première face latérale 36 et sur l’espace en regard de la deuxième face principale 34. La cavité 41 est disposée au voisinage du premier bord latéral 24 de la couronne. Autrement dit, la cavité 41 est formée sur l’arête latérale supérieure des aimants permanents. Autrement dit, la cavité 41 a été aménagée sur l’arête formée entre la première face latérale 36 et la deuxième face principale 34. Selon une variante non représentée, la cavité 41 est formée par une rainure débouchant uniquement sur la première face latérale 36. Selon une autre variante non représentée, la cavité 41 est formée par une rainure débouchant uniquement sur la deuxième face principale 34. Les cavités 41 des aimants permanents de la première rangée présentent une profondeur P comprise entre 3 et 6 millimètres. Les cavités 41 présentent une largeur L comprise entre 1,5 et 4 millimètres. La couronne 8 comprend également une première bague 43 logée dans les cavités 41 des aimants permanents de la première rangée. La première bague 43 ceinture les aimants permanents de la première rangée 30. La première bague 43 est, par exemple, réalisée dans un acier inoxydable amagnétique ou un matériau composite. Avantageusement, la première bague 43 empêche le détachement des aimants permanents. Avantageusement, les cavités 41 réalisées sur les aimants permanents permettent le frettage des aimants permanents tout en gardant une dimension de l’entrefer constante. L’entrefer est ici l’espace délimité entre les aimants permanents 28 de la couronne 8 et la face interne 12 du support annulaire 14. Avantageusement, le maintien d’un entrefer constant permet d’éviter les fluctuations du couple de la machine. Avantageusement, le maintien d’un entrefer constant permet d’éviter un contact entre le rotor et le stator. La couronne 8 comprend également une pluralité aimants permanents 28 fixés le long du deuxième bord latéral 26. Les aimants permanents 28 sont alignés de manière à former une deuxième rangée 44. Dans le mode de réalisation représenté, les aimants permanents 28 de la deuxième rangée 44 sont identiques aux aimants permanents de la première rangée. Ils ne seront pas décrits en détail une seconde fois. La première face latérale 36 des aimants permanents de la deuxième rangée 44 est disposée au voisinage du deuxième bord latéral 26 de la couronne. La deuxième face latérale 38 des aimants permanents de la deuxième rangée 44 est en contact de la deuxième face latérale 38 des aimants permanents de la première rangée. La première face latérale 36 des aimants permanents de la deuxième rangée 44 comporte une cavité 46. La cavité 46 est similaire à la cavité 41 des aimants permanents de la première rangée 30. Elle ne sera pas décrite une seconde fois. Elle est disposée au voisinage du deuxième bord latéral 26 de la couronne. Selon une variante non représentée, la cavité 46 est formée par une rainure débouchant uniquement sur la première face latérale 36. Selon une autre variante non représentée, la cavité 46 est formée par une rainure débouchant uniquement sur la deuxième face principale 34. La couronne 8 comprend en outre une deuxième bague 48 logée dans la cavité 46 et ceinturant les aimants permanents de la deuxième rangée. La deuxième bague 48 est par exemple réalisée dans un acier inoxydable amagnétique ou un matériau composite. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 2 et 3, la deuxième face latérale 38 des aimants permanents de la première rangée 30 et la deuxième face latérale 38 des aimants permanents de la deuxième rangée 44 comprennent deux trous 50 espacés l’un de l’autre, et deux pions de fixation 52 chacun agencé et fixé dans un trou 50 d’un aimant permanent de la première rangée 30 et dans un trou 50 d’un aimant permanent de la deuxième rangée 44. Les trous 50 et les pions de fixation 52 sont par exemple disposés à mi-hauteur de l’épaisseur des aimants permanents. Les pions de fixation 52 sont, par exemple, réalisés dans un acier inoxydable amagnétique ou un matériau composite. Avantageusement, les pions de fixation augmentent la résistance à l’arrachement des aimants permanents sous l’action des forces centrifuges exercées lors de la rotation de la couronne de l’ensemble rotorique. En particulier, les pions de fixation 52 renforcent le maintien des aimants permanents selon une direction perpendiculaire à la direction axiale X-X. En variante, chaque aimant permanent 52 comporte un unique pion de fixation 52 ou un nombre de pions de fixation supérieure à 2. Selon une variante, des pions de fixation 52 sont fixés entre tous les aimants permanents de la première rangée 30 et de la deuxième rangée 44. Selon une autre variante, seuls certains aimants permanents de la première rangée 30 et de la deuxième rangée 44 comportent des pions de fixation, par exemple un aimant permanent sur deux. Selon une variante non représentée, les troisièmes faces latérales 40 et les quatrièmes faces latérales 42 des aimants permanents de la première rangée et/ou des aimants permanents de la deuxième rangée comportent de plus au moins un trou 50 et au moins un pion de fixation 52 de manière à renforcer le maintien des aimants permanents selon une direction axiale X-X. Selon un deuxième mode de réalisation illustré sur la FIG. 4 , l’ensemble rotorique 6 comporte une couronne 54 est identique à la couronne 8 selon le premier mode de réalisation à l’exception du fait que les aimants permanents 28 ne comportent pas de trous et de pions de fixation. Selon un troisième mode de réalisation illustré sur la FIG. 5 , l’ensemble rotorique 6 comporte la couronne 56 qui comprend des aimants permanents 58 alignés le long d’une une unique rangée, ci-après appelée première rangée. Dans ce mode de réalisation, les aimants permanents 58 sont identiques aux aimants permanents 28 du premier mode de réalisation. Ils ne seront pas décrits une seconde fois. Dans le mode de réalisation illustré sur la FIG. 5 à titre d’exemple, les aimants permanents 58 présentent une largeur l supérieure à la largeur des aimants permanents 28 du premier et du deuxième mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, la première face latérale 36 des aimants permanents 58 est fixée au voisinage du premier bord latéral 24 de la couronne et la deuxième face latérale 38 des aimants permanents 58 est fixée au voisinage du deuxième bord latéral 26 de la couronne. Dans ce mode de réalisation, la deuxième face principale 34 et/ou la deuxième face latérale 38 des aimants permanents 58 de la rangée comporte une cavité supplémentaire 60. Dans le mode de réalisation illustré sur la FIG. 5 , la cavité supplémentaire 60 débouche à la fois sur l’espace en regard de la première face latérale 36 et sur l’espace en regard de la deuxième face principale 34. La cavité supplémentaire 60 est disposée au voisinage du deuxième bord latéral 26 de la couronne. Selon une variante, la cavité supplémentaire 60 est formée par une rainure débouchant uniquement sur la première face latérale 36. Selon une autre variante, la cavité supplémentaire 60 est formée par une rainure débouchant uniquement sur la deuxième face principale 34. La couronne 56 comporte en outre une bague supplémentaire 62 logée dans les cavités supplémentaires 60 des aimants permanents de la première rangée. La bague supplémentaire 62 ceinturant les aimants permanents de la première rangée. La bague supplémentaire 62 est par exemple réalisée dans un acier inoxydable amagnétique ou un matériau composite. La présente invention est applicable à toute machines électriques tournantes comprenant une couronne pourvue d’aimants permanents, telles que par exemple un alternateur, un moteur électrique ou un démarreur. Machine électrique tournante (2) comprenant un ensemble statorique (4), et un ensemble rotorique (6) monté pivotant par rapport à l'ensemble statorique autour d'un axe de rotation (X), l’ensemble rotorique (6) comportant une couronne (8,54, 56) comprenant : - au moins un premier bord latéral (24), - une pluralité aimants permanents (28,58) fixés le long du premier bord latéral (24) de la couronne, la pluralité d’aimants permanents étant alignés de manière à former une première rangée (30) ; les aimants permanents de la première rangée comprenant une première face principale (32) fixée à la couronne, une deuxième face principale (34) opposée à la première face principale et une première face latérale (36) disposée au voisinage du premier bord latéral (24); - au moins une première bague (43) ceinturant les aimants permanents de la première rangée ; caractérisé en ce que la deuxième face principale (34) et/ou la première face latérale (36) des aimants permanents de la première rangée comporte au moins une cavité (41), et dans lequel ladite au moins une première bague (43) est logée dans ladite cavité. Machine électrique tournante (2) selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une cavité (41) débouche sur la deuxième face principale (34) et sur la première face latérale (36) des aimants permanents de la première rangée. Machine électrique tournante (2) selon la revendication 1, dans lequel la couronne (8,54) comprend : - un deuxième bord latéral (26) opposé au premier bord latéral, - une pluralité d’aimants permanents (28) fixés le long du deuxième bord latéral, la pluralité d’aimants permanents étant alignés et formant une deuxième rangée (44), les aimants permanents de la deuxième rangée (44) comprenant une première face principale (32) fixée à la couronne, une deuxième face principale (34) opposée à la première face principale et une première face latérale (38) disposée au voisinage du deuxième bord latéral (26), la deuxième face principale (34) et/ou la première face latérale (36) des aimants permanents de la deuxième rangée (44) comporte une cavité (46); - au moins une deuxième bague (48) logée dans ladite cavité (46) des aimants permanents de la deuxième rangée ; ladite au moins une deuxième bague (48) ceinturant les aimants permanents de la deuxième rangée. Machine électrique tournante (2) selon la revendication 3, dans lequel ladite cavité (46) débouche sur la deuxième face principale (34) et sur la première face latérale (36) des aimants permanents de la deuxième rangée. Machine électrique tournante (2) selon l’une quelconque des revendications 3 et 4, dans lequel les aimants permanents de la première rangée (30) et de la deuxième rangée (44) comprennent une deuxième face latérale (38) opposée à la première face latérale (36); les deuxièmes faces latérales (38) d’au moins une partie des aimants permanents de la première rangée (30) et de la deuxième rangée (44) comprennent au moins un trou (50), et dans lequel ladite couronne (8) comprend des pions de fixation (52) fixés, d’une part, dans les trous (50) des aimants permanents de la première rangée (30) et, d’autre part, dans les trous (50) des aimants permanents de la deuxième rangée (44). Machine électrique tournante (2) selon l’une quelconques des revendications 1 à 5, dans lequel les cavités (41) des aimants permanents de la première rangée présentent une profondeur (P) comprise entre 3 et 6 millimètres. Machine électrique tournante (2) selon l’une quelconques des revendications 1 à 4, dans lequel les cavités (41) présentent une largeur (L) comprise entre 1,5 et 4 millimètres. Machine électrique tournante (2) selon l’une quelconques des revendications 1 à 7, dans lequel la première bague (43) est réalisée dans un acier inoxydable amagnétique ou un matériau composite. Machine électrique tournante (2) selon l’une quelconques des revendications 3 à 8, dans lequel la deuxième bague (48) est réalisée dans un acier inoxydable amagnétique ou un matériau composite. Machine électrique tournante (2) selon l’une quelconques des revendications 1 et 2, dans lequel les aimants permanents (58) de la première rangée comprennent une deuxième face latérale (38) opposée à la première face latérale, la deuxième face principale (34) et/ou la deuxième face latérale (38) des aimants permanents de la première rangée comportant une cavité supplémentaire (60); et dans lequel ladite couronne (56) comporte en outre une bague supplémentaire (60) logée dans les cavités supplémentaires (60) des aimants permanents de la première rangée ; la bague supplémentaire (62) ceinturant les aimants permanents de la première rangée. Machine électrique tournante (2) selon la revendication 10, dans lequel la bague supplémentaire (62) est réalisée dans un acier inoxydable amagnétique ou un matériau composite.