Brevet FR3158842A1 — publié le 20250801

La présente invention vise un rotor pour un moteur couple à flux axial, comprenant 1 à N secteurs angulaires, N étant un entier naturel, formant un corps (20) de section ayant sensiblement une forme annulaire, le corps (20) comprenant une pluralité de cavités réparties régulièrement sur au moins une portion annulaire du corps, chaque cavité comprenant un aimant (31, 32), le rotor étant formé d’un surmoulage de résine enrobant le corps (20) et intégrant les aimants (31, 32) disposés dans les cavités, la résine ayant un coefficient de conduction thermique supérieur à 0,6 W/m.K. L’invention vise également un procédé de fabrication d’un tel rotor. Figure de l’abrégé : Figure 3 Rotor surmoulé pour moteur électrique à flux axial à aimants permanents La présente invention concerne le domaine des moteurs électriques, notamment des moteurs couples, et plus précisément les moteurs couples à flux axial à aimants permanents. En particulier, la présente invention vise un rotor surmoulé, en particulier pour un moteur couple à flux axial à aimants permanents, notamment destiné à être mis en œuvre dans un véhicule électrique. ETAT DE LA TECHNIQUE Les moteurs électriques à flux axial à aimants permanents sont connus pour être mis en œuvre dans des véhicules électriques. Ce type de moteur couple à flux axial sont notamment appréciés pour être des moteurs peu encombrants, fins, pouvant s’intégrer dans une jante. Les moteurs couples à flux axial sont généralement des moteurs légers, ne tournant pas vite, de façon à limiter l’effet gyroscopique qui serait préjudiciable, notamment, au pilotage d’une moto. La présente invention concerne un rotor léger et fin adapté pour ce type de moteur couple à flux axial. Ce type de moteur couple à flux axial est équipé d’aimants permanents. Une problématique connue réside dans le fait que le nombre important d’aimants nécessite une optimisation en termes de masse et d’encombrement. Un autre problème concerne le besoin de reprendre les efforts axiaux s’exerçant sur eux. Un autre problème tient à la chaleur générée par ces aimants dans le cadre du fonctionnement du moteur couple à flux axial. Ce problème est exacerbé lorsque les aimants sont de taille réduite, notamment fin, ce qui s’oppose à la résolution du premier problème visé, c’est-à-dire celui de l’encombrement. Il en va de même pour ce qui concerne le problème des efforts axiaux à reprendre. Il existe donc un besoin pour un moteur couple à flux axial dans lequel les aimants permanents sont refroidis et isolés magnétiquement, tout en fournissant la rigidité et le couple nécessaire à la mise en mouvement d’un véhicule électrique. L’homme du métier serait tenté de recourir à un changement de matériau, en produisant un rotor en inox, mais cela engendrerait une hausse des coûts importante. Selon l’invention, on prévoit ainsi un rotor surmoulé en résine, notamment apte à diffuser de la chaleur pour éviter tout échauffement excessif des aimants. Le rotor surmoulé en résine selon l’invention comprend des cavités ayant subi des alésages, pour recevoir les aimants permanents. En outre, le rotor surmoulé selon l’invention permet une tenue mécanique des aimants dans leur alésage. En effet, un décollement d’aimant en fonctionnement pourrait entraîner une conséquence catastrophique. Or, si les aimants sont simplement collés dans les alésages, les efforts de cisaillement induits sur le rotor, en fonctionnement du moteur couple intégré dans une roue, peuvent engendrer un détachement des aimants. On note en outre qu’un avantage incident de l’invention est que, étant donné qu’on maîtrise mieux la problématique thermique liée aux aimants, on peut se contenter d’aimants meilleur marché. PRESENTATION DE L’INVENTION Plus précisément, l’invention a pour objet un rotor pour un moteur couple à flux axial, comprenant 1 à N secteurs angulaires, N étant un entier naturel, formant un corps de section ayant sensiblement une forme annulaire, le corps comprenant une pluralité de cavités réparties régulièrement sur au moins une portion annulaire du corps, chaque cavité comprenant un aimant, le rotor étant formé d’un surmoulage de résine enrobant le corps et intégrant les aimants disposés dans les cavités, la résine ayant un coefficient de conduction thermique supérieur à 0,6 W/m.K. Grâce à l’invention, on obtient un rotor surmoulé léger et résistant mécaniquement, pouvant être utilisé dans un moteur à flux axial à aimants permanents. En particulier, en raison de la conduction thermique élevée de la résine, la chaleur produite par les aimants est aisément dissipée. Selon une forme de réalisation, le corps présente une épaisseur comprise entre 10 mm et 20 mm et un diamètre compris entre 150 mm et 400 mm, notamment égal à 305 mm. Par exemple, les cavités comprennent un premier ensemble de cavités configurées pour recevoir des aimants de 18 mm de diamètre et de 12 mm d’épaisseur et un deuxième ensemble de cavités configurées pour recevoir des aimants de 16 mm de diamètre et de 12 mm d’épaisseur. Notamment, le premier ensemble de cavités et le deuxième ensemble de cavités sont répartis uniformément, respectivement suivant une première portion annulaire et une deuxième portion annulaire concentriques, la première portion annulaire ayant un rayon intérieur supérieur à un rayon extérieur de la deuxième portion annulaire. En particulier les cavités sont formées dans le corps et sont des trous cylindriques usinés par alésage. Selon un mode de réalisation, le corps étant constitué d’un unique secteur. Selon un autre mode de réalisation, le corps étant constitué de 2 à 8 secteurs angulaires identiques. En pratique, selon l’invention, les secteurs composant le corps ne sont pas nécessairement identiques mais, lorsqu’ils sont identiques, le procédé de fabrication est simplifié. L’invention vise également un moteur couple à flux axial comprenant un rotor tel que brièvement décrit ci-dessus. L’invention vise aussi un véhicule électrique comprenant un tel moteur couple à flux axial. Selon un autre aspect de l’invention, celle-ci a trait à un procédé de fabrication d’un rotor tel que brièvement décrit ci-dessus, dans lequel le ou les secteurs angulaires formant le corps du rotor sont assemblés dans un moule, notamment en aluminium ; les aimants sont placés dans les cavités correspondantes du corps ; la résine est injectée de sorte à remplir le moule. Notamment, le moule comprend un orifice d’injection localisé dans une région inférieure du moule, la résine injectée dans le moule étant aspirée à travers le moule, du bas vers le haut, jusqu’à le remplir. PRESENTATION DES FIGURES L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels des références identiques sont données à des objets semblables et sur lesquels : la FIG. 1 est une représentation schématique d’un corps de rotor surmoulé selon l’invention ; la FIG. 2 est une représentation schématique d’un secteur angulaire de corps d’un rotor surmoulé selon l’invention ; la FIG. 3 est une représentation schématique d’un corps de rotor dans lequel sont insérés des aimants, le tout étant disposé dans un demi-moule ; la FIG. 4 est une représentation schématique d’un moule permettant de fabriquer un rotor surmoulé selon l’invention ; la FIG. 5 montre un demi-moule ouvert, après injection de résine et étuvage ; la FIG. 6 est une représentation d’un procédé de fabrication d’un rotor selon l’invention. Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour permettre de mettre en œuvre l’invention ; bien que non limitatives, lesdites figures servent notamment à mieux définir l’invention le cas échéant. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION L’invention concerne en premier lieu un rotor surmoulé pour un moteur couple à flux axial à aimants permanents, ainsi qu’un procédé pour fabriquer un tel rotor. L’invention vise aussi un moteur couple à flux axial à aimants permanents comprenant un tel rotor surmoulé, ainsi qu’un véhicule, tel qu’une motocyclette, équipé d’un tel moteur couple à flux axial à aimants permanents. La FIG. 1 montre un exemple de corps 20 de rotor surmoulé selon l’invention. Le corps 20 forme un squelette destiné à accueillir des aimants dans les cavités 231 et 232. Notamment, le corps est en plastique injecté. Par exemple, le corps 20 est constitué de PA6 (également désigné nylon 6 ou polyamide-6). Selon un mode de réalisation, ledit squelette est composé de plusieurs secteurs angulaires 21, tels que représentés sur la FIG. 2 , à assembler dans le moule 10 représenté sur la FIG. 4 . Le corps 20 forme un anneau, le cas échéant composé par la juxtaposition de secteurs angulaires 21. Par exemple, le corps 20 est composé de huit secteurs angulaires 21, comme sur la FIG. 1 . Le corps 20 peut toutefois être d’un seul tenant ou être composé d’un nombre de secteurs angulaires 21 différent de huit. Le corps 20 comprend des cavités 231, 232 destinées à recevoir des aimants. En particulier, les cavités comme les aimants sont cylindriques. Selon un mode de réalisation, des premières cavités 231 sont réparties régulièrement dans une première portion annulaire du corps 20 et des secondes cavités 232 sont réparties régulièrement dans une deuxième portion annulaire du corps 20, la première portion annulaire et la deuxième portion annulaire étant sans intersection. Notamment, la première portion annulaire présente un rayon intérieur supérieur à un rayon extérieur de la deuxième portion annulaire, comme sur la FIG. 1 . Selon ce mode de réalisation, la première portion annulaire comprend les premières cavités 231 qui ont un rayon supérieur à celui des secondes cavités 232 qui sont réparties dans la deuxième portion annulaire. Ainsi, les premières cavités 231 sont destinées à loger des aimants de plus grand diamètre que les aimants destinés à être logés dans les secondes cavités 232. Le corps 20 comprend également, sur son pourtour intérieur et sur son pourtour extérieur, respectivement, des orifices 24, 25 permettant le passage de moyens de fixation du corps du rotor surmoulé selon l’invention, en particulier dans un moteur à flux axial à aimants permanents de véhicule électrique. Le rotor 20 est de forme annulaire, comprenant naturellement un passage traversant central pour pouvoir tourner autour d’un moyeu. De la matière est de préférence omise ou enlevée par ailleurs, en particulier pour alléger le rotor surmoulé. En référence à la FIG. 3 , le corps 20 est représenté avec des aimants 31, 32 logés dans les cavités respectives 231, 232. Sur la FIG. 3 , le corps 20 comprenant les aimants 31, 32 est disposé dans un premier demi-moule 11 cylindrique. La FIG. 4 montre le moule 10 fermé, une fois que le deuxième demi-moule 12 est disposé par-dessus le premier demi-moule 11. Le moule 10 refermé loge le corps 20 et les aimants 31, 32 disposés dans les cavités correspondantes 231, 232 du corps 20. La FIG. 5 représente le demi-moule 11, rempli de résine, au terme de l’étape E7 du procédé de fabrication décrit ci-après, une fois que le moule 10 a été ouvert. En référence à la FIG. 6 , l’invention concerne aussi un procédé comprenant des étapes successives permettant la fabrication d’un rotor surmoulé selon l’invention. A l’étape E1, on réalise le corps 20 en plastique injecté. Selon un mode de réalisation, le corps 20 est d’un seul tenant. Selon un autre mode de réalisation, le corps est composé de N secteurs angulaires 21, N étant un entier naturel, notamment supérieur ou égal à 2, par exemple égal à 8. Pour la fabrication du corps 20, on met en œuvre un procédé d’injection plastique classique. Le corps 20 est notamment constitué d’un matériau plastique ayant une bonne tenue mécanique, par exemple du PA6 (également désigné nylon 6 ou polyamide-6). Selon un mode de réalisation, les cavités 231, 232 sont réalisées à l’étape E2, par exemple par enlèvement de matière, notamment par perçage, suivi d’un alésage. A l’étape E3, on loge le corps 20, le cas échéant en disposant côte à côte et en assemblant les différents secteurs angulaires 21, de façon à former un anneau correspondant au squelette déjà évoqué, dans le premier demi-moule 11 cylindrique, le demi-moule 11, ainsi que le deuxième demi-moule 12, étant notamment en aluminium. A l’étape E4, on place les aimants 31, 32 dans les cavités respectives 231, 232. Les aimants 31, 32 sont ainsi répartis régulièrement, respectivement dans deux portions annulaires distinctes. Notamment, les deux portions annulaires sont concentriques, sans intersection. Par exemple, la première portion annulaire, extérieure, reçoit des aimants 31 de plus grand diamètre par rapport aux aimants 32, qui sont reçus dans la deuxième portion annulaire, intérieure. Une fois le corps 20 et les aimants 31, 32 disposés dans le premier demi-moule 11, on ferme, à l’étape E5, le moule 10 au moyen du deuxième demi-moule 12. Le moule 10 fermé est visible sur la FIG. 5 . Selon un mode de réalisation, dans une région inférieure du moule 10, se trouve un trou d’injection de résine et, dans une région supérieure du moule 10, se trouve un orifice d’aspiration. Selon un mode de réalisation préféré, à l’étape E6, la résine est aspirée à travers le moule 10 de sorte à le remplir de bas en haut, jusqu’à le remplir. La résine est ainsi injectée dans le moule 10 via le trou d’injection situé en région inférieure du moule, et est aspirée, via l’orifice d’aspiration situé en région supérieure du moule, de façon à remplir le moule 10. L’aspiration permet de faire le vide en même temps que l’on remplit le moule 10. Ceci est avantageux par rapport à un procédé dans lequel la résine serait poussée dans le moule, car il faudrait alors faire le vide au préalable. De préférence, l’aspiration de la résine se fait par le haut du moule 10, notamment, mais non obligatoirement, sous dépression. Une fois que le moule est rempli de résine, on met en œuvre l’étape d’étuvage E7. Après étuvage, à l’étape E8, on ouvre le moule 10 et on en extrait un rotor surmoulé selon l’invention, destiné à un moteur couple à flux axial à aimants permanents. La résine est choisie comme ayant une conductivité thermique élevée, notamment supérieure à 0,6 W/m.K. Cela permet de lutter efficacement contre tout échauffement excessif des aimants 31, 32. En effet, si la conductivité thermique de la résine est réduite, les aimants 31, 32 devront supporter davantage d’échauffement, ce qui n’est pas rédhibitoire mais impliquera le choix d’aimants plus onéreux. On préférera donc une résine ayant une très bonne conductivité thermique, notamment supérieure à 0,6 W/m.K, ce qui permet de se « contenter » d’aimants meilleur marché. La résine est par exemple une résine bi-composant à base d’époxy, comprenant un additif pour augmenter conductivité thermique. Par ailleurs, la résine présente de préférence une tenue mécanique élevée, notamment une contrainte de traction supérieure à 45 MPa. Le corps 20 présente par exemple une épaisseur comprise entre 10 mm et 15 mm. Le diamètre extérieur du rotor selon l’invention est par exemple de l’ordre de 305 mm. Plus globalement, en vue notamment d’un usage comme rotor d’un moteur couple à flux axial de véhicule électrique, le diamètre extérieur du rotor peut être compris entre 150 et 400 mm. Les aimants peuvent par exemple être au nombre de 64, dont 32 premiers aimants ayant un diamètre d’environ 18 mm et une épaisseur d’environ 12 mm, et 32 seconds aimants ayant un diamètre d’environ 16 mm et une épaisseur d’environ 12 mm. Selon l’invention, un tel rotor surmoulé est notamment mis en œuvre dans un moteur couple à flux axial à aimants permanents. Toujours selon l’invention, un tel moteur couple à flux axial à aimants permanents équipe par exemple un véhicule tel qu’une motocyclette. On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrit précédemment. Il apparaîtra en effet à l’homme du métier que diverses modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit ci-dessus, à la lumière de l’enseignement qui vient de lui être divulgué. Par exemple, il peut être envisagé de fabriquer un rotor surmoulé sans recourir à un squelette servant au positionnement des aimants. Dans ce cas, les aimants seraient maintenus en position directement dans le moule, jusqu’à l’exécution de l’étape E6 de surmoulage par injection et aspiration de résine dans le moule. Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention au mode de réalisation exposé dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme du métier en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Rotor pour un moteur couple à flux axial, comprenant 1 à N secteurs angulaires (21), N étant un entier naturel, formant un corps (20) de section ayant sensiblement une forme annulaire, le corps (20) comprenant une pluralité de cavités (231, 232) réparties régulièrement sur au moins une portion annulaire du corps (20), chaque cavité (231, 232) comprenant un aimant (31, 32), le rotor étant formé d’un surmoulage de résine (40) enrobant le corps (20) et intégrant les aimants (31, 32) disposés dans les cavités (231, 232), la résine (40) ayant un coefficient de conduction thermique supérieur à 0,6 W/m.K. Rotor selon la revendication 1, dans lequel le corps (20) présente une épaisseur comprise entre 10 mm et 20 mm et un diamètre compris entre 150 mm et 400 mm, notamment égal à 305 mm. Rotor selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les cavités (231, 232) comprennent un premier ensemble de cavités (231) configurées pour recevoir des aimants (31) de 18 mm de diamètre et de 12 mm d’épaisseur et un deuxième ensemble de cavités (232) configurées pour recevoir des aimants (32) de 16 mm de diamètre et de 12 mm d’épaisseur. Rotor selon la revendication 3, dans lequel le premier ensemble de cavités (231) et le deuxième ensemble de cavités (232) sont répartis uniformément, respectivement suivant une première portion annulaire et une deuxième portion annulaire concentriques, la première portion annulaire ayant un rayon intérieur supérieur à un rayon extérieur de la deuxième portion annulaire. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les cavités (231, 232) sont formées dans le corps (20) et sont des trous cylindriques usinés par alésage. Rotor selon la revendication 1, le corps (20) étant constitué d’un unique secteur. Rotor selon la revendication 1, le corps (20) étant constitué de 2 à 8 secteurs angulaires (21) identiques. Moteur couple à flux axial comprenant un rotor selon l’une des revendications précédentes. Véhicule électrique comprenant un moteur couple à flux axial selon la revendication précédente. Procédé de fabrication d’un rotor selon l’une des revendication 1 à 7, dans lequel le ou les secteurs angulaires (21) formant le corps (20) du rotor sont assemblés (E3) dans un moule (10), notamment en aluminium ; les aimants (31, 32) sont placés (E4) dans les cavités (231, 232) correspondantes du corps (20) ; la résine (40) est injectée (E6) de sorte à remplir le moule (10). Procédé selon la revendication 10, dans lequel le moule (10) comprend un orifice d’injection localisé dans une région inférieure du moule (10), la résine injectée (E6) dans le moule (10) étant aspirée à travers le moule (10), du bas vers le haut, jusqu’à le remplir.