Brevet FR3159066A1 — publié le 20250808

La présente invention concerne un empilement de rotors (1, 1') pour un ensemble rotor comprenant un empilement de tôles rotoriques présentant une zone externe (2) avec une pluralité de poches d'aimants (3) aptes à recevoir une pluralité d'aimants permanents (4), chaque poche d'aimant (3) présentant une largeur radiale W1, la zone externe (2) présentant une paroi externe (5) circonférentielle et une paroi interne (6) circonférentielle entre lesquelles sont disposées radialement les poches d'aimants (3), une pluralité de nervures (7) s'étendant de la paroi interne (6) à une zone interne (8) formant une zone de type trou (9) apte à recevoir un arbre (11), la paroi interne (6) circonférentielle présente une épaisseur variant périodiquement et chaque nervure (7) s'étend depuis l'épaisseur radiale minimale de la paroi interne (6). La présente invention concerne également un ensemble rotor (10) et un procédé de fabrication de l'ensemble rotor (10). Figure pour l’abrégé : Figure 2 Rotor pour une machine électrique L’invention concerne un rotor pour une machine électrique, notamment un moteur électrique. Le rotor est destiné en particulier à être utilisé dans un moteur électrique qui entraîne une pompe hydraulique, tel qu’utilisé dans des véhicules à moteur pour fournir un flux volumétrique d'huile hydraulique qui est fourni à un actionneur d'embrayage, un actionneur de boîte de vitesses, un système de refroidissement d'embrayage, système de lubrification de boîte de vitesses ou similaire. On connaît des rotors ayant un empilement de tôles rotoriques montées sur un arbre métallique, dans lesquels sont maintenus des aimants permanents. De tels rotors nécessitent un effort de fabrication, mais se distinguent par une forte force de champ magnétique. Un des problèmes techniques liés à ces types de rotor est la fixation des aimants permanents dans les poches. Il est connu de maintenir ces aimants permanents dans leurs poches respectives avec de la colle ou en réalisant des formes complexes, ce qui augmente les coûts de production. L'invention a pour but de fournir un rotor comprenant un empilement de tôles rotoriques qui peuvent être produites avec moins d'effort et avec une bonne rétention des aimants permanents. Ce but est atteint selon l'invention par un empilement de rotors pour un ensemble rotor comprenant un empilement de tôles rotoriques ayant une zone externe avec une pluralité de poches d'aimants aptes à recevoir une pluralité d'aimants permanents, chaque poche d'aimants ayant une largeur radiale, la zone externe présentant une paroi externe circonférentielle et une paroi interne circonférentielle entre lesquelles les poches d'aimants sont disposées radialement, une pluralité de nervures s'étendant de la paroi interne à une zone interne de l'empilement de tôles rotoriques formant une zone de type trou pouvant recevoir un arbre. Selon l'invention, la paroi interne circonférentielle présente une épaisseur variant périodiquement et chaque nervure s'étend depuis l'épaisseur radiale minimale de la paroi interne. L'invention est basée sur le concept de base consistant à créer une partie préférentielle à la jonction des nervures et de la paroi interne circonférentielle où une paroi plus mince permet un déplacement radial des nervures vers les poches d’aimants lorsque l'arbre est inséré dans la zone de type trou. La paroi interne circonférentielle est définie entre un premier cercle de rayon R dont une tangente est la paroi la plus interne d'une poche d’aimant et un second cercle dont le rayon r correspond à la partie de la paroi interne la plus proche du centre de l'empilement de rotors. Le but précité est également atteint selon l'invention en fournissant un ensemble rotor pour machine électrique, en particulier pour un moteur électrique, comprenant un empilement de rotors, une pluralité d'aimants permanents et un arbre. Le diamètre de la zone de type trou est inférieur au diamètre d’arbre de telle sorte que lorsque l’arbre est inséré dans la zone de type trou, la force d'insertion provoque un déplacement radial des nervures réduisant la largeur radiale des poches d’aimants, comprimant ainsi radialement les aimants permanents dans leurs poches d’aimants. Le but précité est également atteint selon l'invention en fournissant un procédé de réalisation d'un ensemble rotor pour une machine électrique, en particulier pour un moteur électrique, au moyen des étapes suivantes : assemblage d'un empilement de tôles rotoriques ayant une zone externe avec une pluralité de poches d’aimants ayant une largeur radiale initiale et une zone interne formant une zone de type trou avec un diamètre, la zone externe et la zone interne étant reliées par une pluralité de nervures, insertion d’un aimant permanent dans chacune des poches d'aimants, insertion d’un arbre avec un diamètre dans la zone de type trou, le diamètre de zone de type trou étant inférieur au diamètre d'arbre provoquant un déplacement radial des nervures réduisant la largeur radiale des poches d’aimants, comprimant ainsi radialement les aimants permanents dans leurs poches d’aimants. L'invention repose sur le principe de base d’utilisation de l'effort d'insertion d'arbre pour déformer une partie des contours des poches d’aimants, permettant de maintenir fermement les aimants permanents dans leurs poches d'aimants sans composants supplémentaires, formes complexes ou opérations complexes. Selon une configuration de l'invention, la zone de type trou présente sensiblement une forme ronde. Ceci permet une contre-forme pour l'insertion de l'arbre. Selon une configuration de l'invention, une pluralité de ponts réalisent une liaison entre les nervures dans la zone interne. Ces ponts maintiennent les nervures ensemble lors du déplacement radial. De préférence, les ponts sont concentriques à la zone de type trou. De préférence, les ponts ont une forme non linéaire afin de permettre le déplacement radial des nervures tout en maintenant une distance égale entre chaque nervure. Selon une configuration de l'invention, la direction d'extension des nervures est sensiblement perpendiculaire à la direction d'extension des poches d'aimants. En d'autres termes, les nervures s'étendent depuis la paroi interne circonférentielle sensiblement au milieu de la poche d'aimant selon sa direction d'extension. Ceci réduit la largeur radiale de la poche d'aimant en son centre. L'aimant permanent est ainsi pincé en son centre. Selon une configuration de l'invention, les nervures s'étendent depuis la paroi interne au niveau d'une zone de raccordement de deux poches d'aimants adjacentes. Ceci réduit la largeur radiale de la poche d'aimant à leurs extrémités. L'aimant permanent est ainsi pincé à ses extrémités. Selon une configuration de l'invention, une zone formée entre la paroi interne, deux nervures adjacentes et le pont est exempte de matière. Ceci facilite le déplacement radial des nervures. L'invention sera décrite ci-après sur la base de deux modes de réalisation illustrés dans les dessins annexés. Dans les dessins : FIG. 1 illustre un premier mode de réalisation d'un empilement de rotors dans une vue de dessus selon l'invention ; FIG. 2 illustre un ensemble rotor dans une vue en perspective selon l'invention ; FIG. 3 illustre le comportement mécanique de l’empilement de rotors selon FIG. 1 lors de l'insertion d'arbre ; FIG. 4 illustre une poche d'aimant de l’empilement de rotors selon FIG. 1 avant l'insertion d'arbre ; FIG. 5 illustre une poche d'aimant de l’empilement de rotors selon FIG. 1 après l'insertion d'arbre ; FIG. 6 illustre un deuxième mode de réalisation d'un empilement de rotors dans une vue de dessus selon l'invention ; FIG. 7 illustre un diagramme étape par étape du procédé de réalisation d'un ensemble rotor selon l'invention. FIG. 1 représente un empilement de rotors 1 comprenant un empilement de tôles rotoriques métalliques. L'empilement de rotors 1 présente une zone externe 2 avec une pluralité de poches d'aimants 3 aptes à recevoir une pluralité d'aimants permanents 4. La zone externe 2 présentant une paroi externe circonférentielle 5 et une paroi interne 6 circonférentielle entre lesquelles sont disposées radialement les poches d'aimants 3. Une pluralité de nervures 7 s'étendent depuis la paroi interne 6 jusqu'à une zone interne 8 de l'empilement de rotors 1 formant une zone de type trou 9 apte à recevoir un arbre 11. La zone de type trou 9 a sensiblement une forme ronde de diamètre D1. Les extrémités internes de nervures 7 ont une forme concave pour correspondre à la forme externe d'arbre 11. La paroi interne 6 circonférentielle est définie entre un premier cercle de rayon R dont une tangente est la paroi la plus interne de l'une des poches d'aimants 3 et un second cercle dont le rayon r correspond à la partie de la paroi interne 6 la plus proche du centre de rotation de l’empilement de rotors 1. La paroi interne 6 circonférentielle a une épaisseur variant périodiquement et chaque nervure 7 s'étend depuis de l'épaisseur radiale minimale de la paroi interne 6. Cette structure crée une partie préférentielle à la jonction des nervures 7 et de la paroi interne 6 circonférentielle où une paroi plus mince permet un déplacement radial des nervures 7 vers les poches d’aimants 3 lorsque l'arbre 11 est inséré dans la zone de type trou 9. L’empilement de rotors 1 comprend une pluralité de ponts 12 réalisant une liaison entre les nervures 7 dans la zone interne 8 de l’empilement de rotors 1. La pluralité de ponts 12 forme une liaison concentrique à la zone de type trou 9. Les ponts 12 ont une forme non linéaire pour permettre un déplacement radial des nervures 7 sans que les nervures 7 ne s'éloignent les unes des autres. La direction d'extension D des nervures 7 est sensiblement perpendiculaire à la direction d'extension d des poches d'aimants 3. En d'autres termes, les nervures 7 s'étendent depuis la paroi interne 6 circonférentielle sensiblement au milieu des poches d'aimants 4 selon leur direction d'extension d. Les aimants permanents 4 sont ainsi pincés en leur centre. Une zone 13 formée entre la paroi interne 6, deux nervures 7 adjacentes et le pont 12 est exempte de matière. La forme des nervures 7 est ainsi créée. Sur la FIG. 2 est représenté un ensemble rotor 10 pour une machine électrique, en particulier pour un moteur électrique d'une pompe à huile électrique. L'ensemble rotor 10 comprend un empilement de rotors 1 tel que décrit ci-dessus avec la pluralité d'aimants permanents 4 et l'arbre 11 s'étendant le long de l'axe X qui est l'axe de rotation de l'ensemble rotor 10. Cet ensemble rotor 10 a la particularité que, avant montage, le diamètre D1 de la zone de type trou est inférieur au diamètre D2 de l’arbre 11 de telle sorte que lorsque l’arbre 11 est insérée dans la zone de type trou 9, la force d'insertion provoque un déplacement radial des nervures 7 réduisant la largeur radiale W2 des poches d’aimants 3, comprimant ainsi radialement les aimants permanents 4 dans leurs poches d’aimants. Sur la FIG. 3 est représentée une simulation du comportement mécanique de l’empilement de rotors 1 selon FIG. 1 pendant l'insertion d'arbre 11. Du fait que le diamètre D2 de l'arbre 11 est supérieur au diamètre D1 de la zone de type trou 9, ceci engendre un déplacement radial des nervures 7 de l'ordre de 0,028 mm à l'extrémité des nervures 7 tournées vers l'arbre 11 et de l'ordre de 0,02 mm dans la région où les nervures 7 sont reliées à la paroi interne 6. Cette simulation montre que le raccordement de chaque nervure 7 au niveau de l'épaisseur radiale minimale de la paroi interne 6 permet une réduction de la largeur radiale des poches d'aimants 3. La réduction de la largeur radiale des poches d'aimants est représentée en détail sur la FIG. 4 et la FIG. 5 . La FIG. 4 représente un aimant permanent 4 inséré dans sa poche d'aimant 3 avant l'insertion de l'arbre 11 dans l’empilement de rotors 1. La poche d'aimant 3 présente une largeur radiale W1 avec un jeu radial entre l'aimant permanent 4 et les parois interne et externe de la poche d'aimant 3 permettant l'insertion de l'aimant permanent 4 dans la poche d'aimant 3. La FIG. 5 représente la poche d'aimant 3 après l'insertion de l'arbre 11 dans l’empilement de rotors 1. La poche d'aimant 3 présente une largeur radiale W2 inférieure à W1 sans jeu radial entre l'aimant permanent 4 et les parois interne et externe de la poche d'aimant 3 permettant de maintenir fermement l'aimant permanent 4 dans la poche d'aimant 3. L’empilement de rotors 1’ représenté sur FIG. 6 est une alternative à l’empilement de rotors 1 représenté sur FIG. 1 . Seul l'aspect différent sera précisé ici, le reste de la structure étant similaire. La différence principale concerne la zone de raccordement des nervures 7 à la paroi interne 6 circonférentielle. Dans ce mode de réalisation, les nervures 7 s'étendent depuis la paroi interne 6 au niveau d'une zone de raccordement de deux poches d'aimants 3 adjacentes. Ceci réduit la largeur radiale de la poche d'aimant à leurs extrémités. Les aimants permanents 4 sont ainsi pincés à leurs extrémités. La FIG. 7 précise les trois étapes du procédé de fabrication d'un ensemble rotor 10 selon les caractéristiques mentionnées ci-dessus, en particulier l'ensemble rotor 10 tel que représenté sur la FIG. 2 . Le procédé comprend les étapes suivantes : assemblage d'un empilement 1, 1' de tôles rotoriques ayant une zone externe 2 avec une pluralité de poches d'aimants 3 ayant une largeur radiale initiale W1 et une zone interne 8 formant une zone de type trou 9 de diamètre D1, la zone externe 2 et la zone interne 8 sont reliées par une pluralité de nervures 7, insertion d’un aimant permanent 4 dans chacune des poches d'aimants 3, insertion d’un arbre 11 de diamètre D2 dans la zone de type trou 9, le diamètre D1 de la zone de type trou est inférieur au diamètre D2 de l'arbre provoquant un déplacement radial des nervures 7 réduisant la largeur radiale des poches d'aimants 3 de W1 à W2, comprimant ainsi radialement les aimants permanents 4 dans leurs poches d'aimants 3. Empilement de rotors (1, 1') pour un ensemble rotor comprenant un empilement de tôles rotoriques ayant une zone externe (2) avec une pluralité de poches d'aimants (3) aptes à recevoir une pluralité d'aimants permanents (4), chaque poche d'aimant (3) ayant une largeur radiale W1, la zone externe (2) présentant une paroi externe (5) circonférentielle et une paroi interne (6) circonférentielle entre lesquelles sont disposées radialement les poches d'aimants (3), une pluralité de nervures (7) s'étendant de la paroi interne (6) à une zone interne (8) formant une zone de type trou (9) apte à recevoir un arbre (11), caractérisé en ce que la paroi interne (6) circonférentielle a une épaisseur variant périodiquement et chaque nervure (7) s'étend depuis l'épaisseur radiale minimale de la paroi interne (6). Empilement de rotors (1, 1') selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de type trou (9) présente sensiblement une forme ronde. Empilement de rotors (1, 1') selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de ponts (12) réalisant une liaison entre les nervures (7) dans la zone interne (8). Empilement de rotors (1, 1') selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ponts (12) sont concentriques à la zone de type trou (9). Empilement de rotors (1, 1') selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les ponts (12) ont une forme non linéaire. Empilement de rotors (1, 1') selon au moins une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la direction d'extension (D) des nervures (7) est sensiblement perpendiculaire à la direction d'extension (d) des poches d'aimants (3). Empilement de rotors (1, 1') selon au moins une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les nervures (7) s'étendent depuis la paroi interne (6) au niveau d’une zone de raccordement de deux poches d'aimants (3) adjacentes. Empilement de rotors (1, 1') selon au moins une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une zone (13) formée entre la paroi interne (6), deux nervures (7) adjacentes et le pont (12) est exempte de matière. Ensemble rotor (10) pour une machine électrique, en particulier pour un moteur électrique, comprenant un empilement de rotors (1, 1') selon au moins une des revendications 1 à 8, une pluralité d'aimants permanents (4) et un arbre (11), caractérisé en ce que le diamètre (D1) de la zone de type trou (9) est inférieur au diamètre (D2) de l'arbre (11) de telle sorte que lorsque l'arbre (11) est inséré dans la zone de type trou (9), la force d'insertion provoque un déplacement radial des nervures (7) réduisant la largeur radiale des poches d'aimants (3) de W1 à W2, comprimant ainsi radialement les aimants permanents (4) dans leurs poches d'aimants (3). Procédé de fabrication d'un ensemble rotor (10) pour une machine électrique, en particulier pour un moteur électrique, au moyen des étapes suivantes : assemblage d’un empilement (1, 1') de tôles rotoriques ayant une zone externe (2) avec une pluralité de poches d'aimants (3) ayant une largeur radiale initiale W1 et une zone interne (8) formant une zone de type trou (9) de diamètre (D1), la zone externe (2) et la zone interne (8) sont reliées par une pluralité de nervures (7), insertion d’un aimant permanent (4) dans chacune des poches d'aimants (20), insertion d’un arbre (11) de diamètre (D2) dans la zone de type trou (9), le diamètre (D1) de la zone de type trou est inférieur au diamètre (D2) d'arbre, provoquant un déplacement radial des nervures (7) réduisant la largeur radiale des poches d'aimants (3) de W1 à W2, comprimant ainsi radialement les aimants permanents (4) dans leurs poches d'aimants (3).