FR2878660A1 - Generateur de courant alternatif de vehicule a moteur comportant un rotor incorporant un enroulement de champ et des aimants permanents - Google Patents

Abstract

Dans un générateur de courant alternatif de véhicule, le rotor comporte deux pièces polaires qui enferment axialement un enroulement de champ, alors qu'un noyau à feuilletages empilés tubulaire formé de feuilletages magnétiques empilés axialement est monté, sa circonférence intérieure étant en contact avec les circonférences extérieures des pièces polaires. Une pluralité d'aimants permanents allongés s'étendant axialement, chacun magnétisé dans la direction circonférentielle est implantée dans le noyau à feuilletages empilés, des aimants permanents adjacents étant polarisés dans des sens opposés, de sorte que des pôles de rotor nord et sud alternés à la circonférence s'étendant axialement sont formés à la surface circonférentielle extérieure du noyau à feuilletages empilés par le flux magnétique de l'enroulement de champ.

Description

TITRE DE L'INVENTION

GENERATEUR DE COURANT ALTERNATIF DE VEHICULE A MOTEUR COMPORTANT

UN ROTOR INCORPORANT UN ENROULEMENT DE CHAMP ET DES AIMANTS

PERMANENTS

ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Domaine d'application La présente invention se rapporte à un générateur de courant alternatif ayant un rotor qui incorpore un enroulement de champ et des aimants permanents, en vue d'une installation dans un véhicule à moteur.

Description de la technique apparentée

Les types de machine tournante, tels qu'un générateur de courant alternatif sont connus, lesquels comportent un rotor comportant un enroulement de champ enroulé axialement, avec des pièces polaires en forme de griffes sur la circonférence du rotor, s'étendant axialement dans des directions opposées et entourant l'enroulement de champ. En particulier, un ensemble de pièces polaires en forme de griffes à polarité nord (c'est-à-dire que chacune présente une forme approximativement triangulaire, lorsque le rotor est vu en une vue latérale) sont intercalées, mais en étant espacées, vis-à-vis d'un ensemble de pièce polaire en forme de griffes à polarité sud. Il a également été proposé de procurer des aimants permanents sur le rotor, disposés entre des pièces polaires en forme de griffes à polarité nord et sud adjacentes de manière à réduire le passage d'un flux magnétique de fuite entre ceux-ci, et augmenter ainsi la valeur du flux magnétique qui circule entre le rotor et le noyau du stator. Ceci est décrit par exemple dans la publication de brevet japonais N 61-85 045, pages 2 à 3, et figures 1 à 9, à laquelle il est fait référence dans ce qui suit sous le nom de document de référence 1.

Avec un tel type de rotor, les pertes dans le fer qui résultent de la circulation de courants de Foucault au niveau des surfaces des pièces polaires du rotor sont importantes. Pour pouvoir réduire ces pertes par le fer, on sait réduire (par exemple dans la publication de brevet japonais N 11-150 902, pages 3 à 5, et figures 1 à 10, à laquelle il est fait référence dans ce qui suit sous le nom de document de référence 2) ces courants de Foucault en formant chacune des pièces polaires en forme de griffes à partir de feuilletages d'un matériau magnétique tel que de l'acier, empilés le long de la direction axiale du rotor, un aimant permanent étant disposé entre chaque paire de pièces polaires adjacentes. En variante, au lieu d'utiliser de tels feuilletages d'acier empilés pour former les pièces polaires en forme de griffes, on sait réduire (par exemple comme décrit dans la publication de brevet japonais N 11-206 084, pages 3 à 4, et figures 1 à 4, à laquelle il est fait référence dans ce qui suit sous le nom de document de référence 3) ces courants de Foucault en incorporant un troisième noyau, s'étendant autour des périphéries des pièces polaires en forme de griffes, ce troisième noyau étant formé de feuilletages d'acier empilés, et les aimants permanents étant implantés à l'intérieur du troisième noyau.

Dans le cas d'un type de machine tournante conforme au document de référence 2, dans lequel les pièces polaires en forme de griffe sont constituées de feuilletages d'acier empilés, et un aimant permanent est disposé entre chaque paire de pièces polaires adjacentes, il est possible d'obtenir un fonctionnement satisfaisant si le niveau de la force centrifuge agissant sur le rotor est faible. Cependant lorsqu'il est utilisé pour une machine tournante dans laquelle le rotor doit fonctionner à une grande vitesse de rotation, tel qu'un générateur de courant alternatif de véhicule, il existe un risque de destruction dû au niveau élevé de la force centrifuge qui agira sur le rotor.

En outre, si chacune des pièces polaires en forme de griffes est constituée entièrement de feuilletages d'acier empilés, alors en raison du fait que la valeur du flux magnétique qui peut circuler le long de la direction axiale du rotor est limitée, la valeur du flux magnétique qui peut circuler entre le rotor et le stator est réduite en conséquence.

Dans le cas d'une machine tournante conforme au document de référence 3, chacune des pièces polaires en forme de griffes doit s'engager dans une fente correspondante qui est formée dans le troisième noyau, de sorte qu'un haut degré de précision est nécessaire pour former ces pièces polaires. Donc, il se pose un problème en ce qui concerne la facilité de fabrication. Par exemple, si les pièces polaires en forme de griffes sont formées par un procédé de fabrication à production en série tel qu'un formage à la presse à froid, la précision des dimensions des pièces polaires sera faible. Donc, des intervalles peuvent exister entre le troisième noyau et les pièces polaires après que celles-ci ont été insérées dans le troisième noyau, et ceci résultera en un bruit audible qui est engendré lorsque la machine tournante est en fonctionnement. En variante, les pièces polaires peuvent être excessivement grandes, et ceci peut résulter en une déformation du troisième noyau lorsque les pièces polaires sont insérées.

Il serait possible de former les pièces polaires en forme de griffes avec davantage de précision par un procédé tel qu'un usinage, cependant, ceci résulterait en des coûts de fabrication accrus.

RESUME DE L'INVENTION C'est un but de la présente invention de surmonter les problèmes ci-dessus en procurant un générateur de courant alternatif en vue d'une installation dans un véhicule, lequel peut être fabriqué facilement, et grâce auquel un flux de fuite qui circule à l'intérieur du générateur de courant alternatif peut être réduit, et des courants de Foucault qui circulent dans la surface du rotor peuvent également être réduits.

Dans la description qui suit et dans les revendications annexées, les termes "s'étendant axialement" lorsqu'ils sont utilisés en se référant à des composants d'un rotor doivent être compris comme signifiant "s'étendant le long d'une direction parallèle à l'axe (de rotation) du rotor". D'une manière similaire, les termes "position angulaire" se réfèrent à des angles mesurés par une rotation autour de l'axe du rotor.

Pour atteindre les objectifs ci-dessus, l'invention procure un générateur de courant alternatif destiné à un véhicule, comportant un stator et un rotor disposé à l'opposé du stator, le rotor comprenant un enroulement de champ qui reçoit un courant électrique en vue d'engendrer un champ magnétique pour produire une pluralité de pôles nord et une pluralité de pôles sud du rotor, le rotor comportant un arbre de rotor sur lequel une paire de noyaux polaires sont montés de façon fixe. Les noyaux polaires sont chacun d'une forme de base cylindrique, disposés de façon concentrique à l'axe du rotor. L'enroulement de champ est monté entre les noyaux polaires. Un noyau à feuilletages empilés, de forme tubulaire et constitués de feuilletages d'un matériau magnétique empilé le long de la direction axiale du rotor, est monté de façon fixe sur les circcnférences extérieures des noyaux polaires. Le noyau à feuilletages empilés est constitué d'une pluralité de trous traversants d'insertion d'aimants s'étendant axialement, chacun contenant un aimant d'un ensemble d'aimants permanents s'étendant axialement allongés (appelés par la suite premiers aimants permanents).

Chacun des premiers aimants permanents est magnétisé le long d'une direction circonférentielle du rotor, et pourrait empêcher une fuite de flux au travers du noyau de feuilletages empilés entre les pôles nord et sud de chacun des premiers aimants permanents, chaque trou traversant d'insertion d'aimant est formé et positionné de façon à constituer des régions de minces parois s'étendant axialement du noyau de feuilletages empilés entre ce trou traversant d'insertion d'aimant et la circonférence intérieure et extérieure du noyau de feuilletages empilés.

Les premiers aimants permanents sont disposés, les pôles nord et sud de chaque aimant étant orientés dans un sens opposé à ceux de l'aimant adjacent sur la circonférence. Donc, chacun des pôles nord et sud du rotor est formé au niveau d'une région du noyau de feuilletages empilés qui est enfermée entre une paire des premiers aimants permanents. En particulier, chaque pôle nord du rotor est formé au niveau d'une section allongée axialement de la surface du noyau de feuilletages empilés qui correspond à une région du noyau de feuilletages empilés enfermée entre deux pôles nord opposés des premiers aimants permanents, alors que chaque pôle sud du rotor est formé d'une manière similaire au niveau d'une section de surface correspondant à une région du noyau de feuilletages empilés qui est enfermée entre deux pôles sud opposés des premiers aimants permanents.

Un tel générateur de courant alternatif comprend également de préférence une pluralité de fentes formées dans les circonférences extérieures respectives des premier et second noyaux polaires, à des positions angulaires respectives qui sont différentes des positions angulaires des trous traversants d'insertion d'aimants, et une pluralité de seconds aimants permanents respectivement logés à l'intérieur des fentes, chacun des seconds aimants permanents étant magnétisé le long d'une direction radiale du rotor. En particulier, dans l'un des noyaux polaires, chacun des ces seconds aimants permanents est situé à une position angulaire entre deux pôles nord opposés des premiers aimants permanents, alors que dans l'autre noyau polaire, chacun de ces seconds aimants permanents est situé entre deux pôles sud opposés des premiers aimants permanents. De cette manière, on assure que le flux magnétique produit par l'enroulement de champ, après être sorti d'un premier noyau polaire, circulera au travers du noyau de stator avant de revenir à l'autre noyau polaire, et ne circulera pas directement au travers du noyau de feuilletages empilés d'un noyau polaire à l'autre.

En variante, le même but peut être atteint en formant une pluralité de parties en retrait en forme de U dans les circonférences extérieures des premier et second noyaux polaires, à des positions angulaires respectives qui sont différentes des positions angulaires des trous traversants d'insertion d'aimants, c'est-à-dire que chacune de ces parties en retrait en forme de U d'un noyau polaire est située à une position angulaire entre deux pôles nord opposés des premiers aimants permanents, et chaque partie en retrait en forme de U de l'autre noyau polaire est située entre deux pôles sud opposés des premiers aimants permanents.

En outre, un générateur de courant alternatif conforme à la présente invention comprend de préférence une pluralité de trous traversants d'insertion de noyaux de fer s'étendant axialement formés dans le noyau de feuilletages empilés, chacun étant situé entre une paire adjacente sur la circonférence des trous traversants d'insertion d'aimants, et une pluralité de noyaux de fer obtenus respectivement dans les trous traversants d'insertion de noyaux de fer. Du fait que chaque noyau de fer peut s'étendre pratiquement sur la longueur entière du noyau de feuilletages empilés, la circulation du flux magnétique (engendrés par l'enroulement de champ) le long de la direction axiale peut être substantiellement accrue, alors que la présence du noyau de feuilletages empilés autour du noyau de fer assure que les pertes par le fer dues à la circulation des courants de Foucault seront minimales.

Lorsque le générateur de courant alternatif incorpore un ventilateur de refroidissement, c'est-à-dire constitué d'une ou plusieurs aubes, fixées de façon ferme au rotor par soudage, le ventilateur de refroidissement est formé de préférence avec au moins une protubérance à utiliser pour exécuter un soudage à bossages, qui est situé à une position radiale correspondant à une interface entre des faces d'extrémité respectives dans la direction axiale du noyau de feuilletages empilés et des noyaux polaires. De cette manière, lorsque le soudage est terminé, le ventilateur de refroidissement étant soudé au rotor à la position de la protubérance, le noyau de feuilletages empilés se trouvera également fixé de façon ferme à un noyau polaire. Donc, le procédé de fabrication pour le générateur de courant alternatif peut être simplifié.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

La figure 1 est une vue en coupe transversale représentant la configuration générale d'un mode de réalisation de générateur de courant alternatif d'un véhicule, La figure 2 est une vue d'extrémité d'un rotor du mode de 20 réalisation, La figure 3 est une vue d'extrémité d'un noyau de rotor tubulaire formé de feuilletages d'acier empilés, Les figures 4A, 4B sont des vues en plan respectives d'un noyau polaire d'extrémité avant et d'un noyau polaire 25 d'extrémité arrière du rotor du mode de réalisation, La figure 5 est une vue en coupe transversale prise au travers d'une droite V-V sur la figure 4B, La figure 6 est une vue en coupe transversale prise au travers d'une droite VI-VI sur la figure 2, La figure 7 est une vue oblique d'un noyau d'un ensemble de noyaux de fer qui sont incorporés dans le rotor du mode de réalisation, Les figures 8A, 8B sont des vues en coupe transversale partielles destinées à illustrer théoriquement la circulation du flux magnétique entre le rotor et le stator du mode de réalisation, dans le cas d'un noyau de pôle d'extrémité avant et d'un noyau de pôle d'extrémité arrière, respectivement, La figure 9 est une vue en plan représentant une configuration différente d'un noyau polaire, La figure 10 est une vue d'un rotor qui incorpore la configuration différente en variante de la figure 9, La figure 11 est un schéma illustrant une manière de fixer les ventilateurs de rotor sur le rotor du mode de réalisation 5 ci-dessus, et La figure 12 est une vue en coupe transversale partielle agrandie représentant des détails d'un aimant permanent à l'intérieur d'un noyau polaire.

DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES

La figure 1 est une vue en coupe transversale en élévation représentant la configuration générale d'un mode de réalisation d'un générateur de courant alternatif à utilisation sur véhicule 1, qui incorpore des ventilateurs de refroidissement internes. Le générateur de courant alternatif 1 comprend un rotor 2, un stator 3, un dispositif de balais 4, un dispositif redresseur 5, un régulateur de tension 6, une carcasse côté entraînement 7, une carcasse arrière 8, une poulie 9, etc. Le rotor 2 comprend un enroulement de champ 21, des noyaux polaires 22 et 23, et un arbre de rotor 24.

Le rotor 2 comporte un enroulement de champ 21 qui est enroulé de façon concentrique à l'axe de l'arbre de rotor 24, formé d'un fil de cuivre isolé dont la section transversale est circulaire. L'enroulement de champ 21 est enfermé axialement entre les noyaux polaires 22, 23, qui sont formés d'un matériau magnétique et sont chacun d'une forme de base cylindrique comme décrit ci-après et sont fixés de façon ferme sur l'arbre de rotor 24, de façon concentrique à l'axe de l'arbre de rotor 24. Un noyau de feuilletages empilés 200 qui est de forme tubulaire et dont la longueur est sensiblement égale aux longueurs axiales combinées des noyaux polaires 22, 23, est monté sur les circonférences extérieures des noyaux polaires 22, 23, fixé de façon ferme aux noyaux polaires 22, 23, c'est-à-dire des parties de la surface circonférentielle interne du noyau de feuilletages empilés 200 étant en contact avec des parties de la surface circonférentielle extérieure des noyaux polaires 22, 23. Comme décrit ci-après, une pluralité d'aimants permanents sont insérés à l'intérieur des ouvertures ménagées dans le noyau de feuilletages empilés 200, qui est constitué de minces feuilletages d'un matériau magnétique tel que de l'acier (formé avec des surfaces électriquement isolées, comme cela est bien connu) qui sont empilés le long de la direction axiale de l'arbre de rotor 24.

Dans ce qui suit, le terme "avant" sera utilisé pour se référer aux positions sur le rotor 2 qui sont proches de la poulie 9, c'est-à-dire du côté gauche tel qu'il est représenté sur la figure 1, alors que "arrière" sera utilisé pour se référer aux positions proches de l'extrémité opposée du rotor 2. Un ventilateur de refroidissement de type axial 25 est fixé de façon ferme par soudage à la face d'extrémité avant du noyau polaire 22, en vue de souffler de l'air dans une direction radiale et axiale, avec de l'air d'admission provenant de l'extrémité avant du générateur de courant alternatif 1. Un ventilateur de refroidissement du type centrifuge 26 est fixé de façon ferme par soudage à la face d'extrémité arrière du noyau polaire 23, afin de souffler de l'air dans une direction radiale, l'air d'admission provenant de l'extrémité arrière du générateur de courant alternatif 1. Des bagues collectrices 27, 28 sont montées sur l'extrémité arrière de l'arbre de rotor 24, en étant respectivement électriquement reliées aux terminaisons de l'enroulement de champ 21. Les balais 41, 42 sont montés à l'intérieur du dispositif de balais 4, de façon à presser contre les bagues collectrices 27, 28. Un courant d'excitation est fourni depuis le dispositif redresseur 5 par l'intermédiaire des bagues collectrices 27, 28 à l'enroulement de champ 21.

La carcasse arrière 8 comporte un enroulement de stator à trois phases 32 qui est enroulé dans une pluralité de fentes formées sur le noyau de stator 31. Le rotor 2 est monté avec possibilité de rotation entre la carcasse côté entraînement 7 et la carcasse arrière 8.

Un courant alternatif généré par le générateur de courant alternatif 1 est redressé par le dispositif redresseur 5, pour obtenir un courant continu de sortie. Le dispositif redresseur 5 comprend une section de bornes 51, qui est munie de façon interne de répartition de câblage, et des ailettes de dissipation de chaleur du côté à polarité positive 52 et des ailettes de dissipation de chaleur du côté à polarité négative 54 qui entourent la section de bornes 51 avec une séparation fixe par rapport à celle-ci. Le dispositif redresseur 5 comprend en outre une pluralité d'éléments redresseurs à polarité positive (par exemple trois éléments, correspondant respectivement aux trois phases de l'enroulement de stator 32) qui sont fixés aux ailettes de dissipation de chaleur du côté polarité positive 52, et une pluralité d'éléments redresseurs à polarité négative qui sont fixés aux ailettes de dissipation de chaleur du côté polarité négative 54.

Le régulateur de tension 6 sert à réguler le niveau du courant d'excitation qui circule dans l'enroulement de champ 21. En particulier, le régulateur de tension 6 exécute une commutation successive par tout ou rien de la fourniture du courant d'excitation à l'enroulement de champ 21, avec un rapport cyclique approprié pour entretenir la tension de sortie provenant du dispositif redresseur 5 à une valeur constante, indépendamment des variations de la charge électrique alimentée par le générateur de courant alternatif 1.

La poulie 9, qui transmet une rotation d'un moteur de véhicule (non représenté sur les dessins) au rotor 2, est boulonnée de façon ferme à l'extrémité avant d'un arbre de rotor 24 par un écrou 91. Un couvercle arrière 92 est fixé au générateur de courant alternatif à utilisation sur véhicule 1, afin de recouvrir le dispositif de balais 4, le dispositif redresseur 5 et le régulateur de tension 6.

Le rotor 2 est entraîné dans un sens prédéterminé de rotation par la force de rotation transmise depuis le moteur de véhicule à la poulie 9 par une courroie d'entraînement, etc. Immédiatement avant de démarrer le moteur, une tension d'excitation en courant continu est appliquée à l'enroulement de champ 21 depuis une source externe, en provoquant une excitation magnétique du noyau polaire 22, et du noyau polaire 23 avec des polarités mutuellement opposées et en produisant ainsi une pluralité de pôles magnétiques périphériques sur le rotor 2 comme décrit ci-après. Un courant alternatif à trois phases est ainsi généré par l'enroulement de stator 32, ce qui résulte en ce qu'un courant de sortie redressé commence à être produit depuis le dispositif redresseur 5. Après cela, la tension de sortie provenant du dispositif redresseur 5 est appliquée par l'intermédiaire du régulateur de tension 6 à l'enroulement de champ 21 en tant que tension d'excitation, l'alimentation externe de la tension étant déconnectée.

Le rotor 2 sera décrit plus en détail dans ce qui suit, en 40 se référant aux figures 2 à 6. La figure 2 est une vue d'extrémité du rotor 2, tel qu'on le voit de l'extrémité arrière. La figure 3 est une vue en plan correspondante du noyau de feuilletages empilés 200 du rotor 2. La figure 4A est une vue en plan du noyau polaire 22, comme il est vu de l'extrémité avant, alors que la figure 4B est une vue en plan correspondante du noyau polaire 23, tel qu'il est vu de l'extrémité arrière. La figure 5 est une vue en coupe transversale du noyau polaire 23, prise au travers des droites V-V de la figure 4B, alors que la figure 6 est une vue en coupe transversale du rotor 2, prise au travers des droites VI-VI sur la figure 2.

Comme indiqué sur la figure 5, le noyau polaire 23 est constitué avec une configuration à épaulement, présentant une section cylindrique de grand diamètre 23b et une section cylindrique de petit diamètre 23a, chacune ayant un diamètre extérieur qui est sensiblement égal au diamètre intérieur du noyau de feuilletages empilés 200. Comme indiqué, le noyau polaire 23 n'est pas formé avec les pièces polaires en forme de griffes des types de la technique antérieure, mais présentent une forme de base cylindrique simple. Le noyau polaire 22 est d'une configuration similaire à celle du noyau polaire 23, mais il n'incorpore pas des fentes s'étendant radialement vers l'intérieur 23f et des gorges 23e (décrites ci-après) qui sont formées sur le noyau polaire 23. Pendant le montage du noyau polaire 22, la section de petit diamètre 23a et la section de petit diamètre correspondante du noyau polaire 22 sont réunies en conjonction avec l'enroulement de champ 21, disposées respectivement de façon concentrique, de sorte que l'enroulement de champ 21 entoure les sections de petit diamètre combinées du noyau polaire 22 et du noyau polaire 23 et se trouve axialement enfermé entre la section de grand diamètre 22b du noyau polaire 23 et la section de grand diamètre correspondante du noyau polaire 22, comme illustré sur la figure 6.

Une pluralité de fentes (avec ce mode de réalisation, huit fentes rectangulaires) 23c sont formées dans la circonférence extérieure du noyau polaire 23, avec un pas circonférentiel fixe, comme indiqué sur la figure 4b. Un ensemble identique de fentes circonférentielles 22c sont formées dans la section de grand diamètre mentionnée précédemment du noyau polaire 22 comme indiqué sur la figure 4A, avec le même pas que pour les fentes 23c du noyau polaire 23, mais décalées angulairement de 1/2 pas par rapport aux fentes 23c.

Donc, lorsque le noyau de feuilletages empilés 200 est monté sur les noyaux polaires 22, 23, la surface circonférentielle intérieure du noyau de feuilletages empilés 200 est maintenue appuyée en contact avec des surfaces circonférentielles extérieures respectives des noyaux polaires 22, 23 (en particulier les surfaces circonférentielles des sections cylindriques de grand diamètre mentionnées précédemment des noyaux polaires 22, 23) au niveau des parties 22d, 23d de ces surfaces circonférentielles, c'est-à-dire autres qu'aux positions des fentes circonférentielles 22c, 23c.

Avec le noyau de feuilletages empilés 200 monté sur les noyaux polaires 22, 23, chacune des fentes circonférentielles 22c, 23c reçoit un aimant correspondant parmi une pluralité d'aimants permanents 210.

En outre, la circonférence extérieure du noyau polaire 23 (en particulier la circonférence de la section cylindrique 32b) est formée avec deux fentes s'étendant radialement 23f, qui dans ce mode de réalisation s'étendent chacune à une profondeur plus grande que les fentes 23c, et deux gorges 23e, formées dans la face arrière du noyau polaire 23, s'étendant radialement depuis la circonférence extérieure du noyau polaire 23 et coïncidant respectivement en position angulaire avec les fentes 23f. Les conducteurs de liaison entre l'enroulement de champ 21 et les bagues collectrices 27, 28 sont glissés au travers de ces fentes 23f et les gorges 23e (qui sont formées uniquement dans le noyau polaire 23).

En se référant aux figures 2 et 3, une pluralité de trous traversants d'aimants 202 (avec ce mode de réalisation, un total de 16) sont formés en tant que trous traversants respectifs s'étendant axialement dans le noyau de feuilletages empilés 200, et des aimants permanents allongés respectifs 220 sont insérés à l'intérieur de ces trous traversants d'aimants 202. La longueur de chacun des aimants permanents 220 est pratiquement identique à la longueur axiale du noyau de feuilletages empilés 200. En outre, une pluralité de trous traversants de noyaux de fer s'étendant axialement 204, dont le nombre est égal à celui des trous traversants d'aimants 202, sont formés dans le noyau à feuilletages empilés 200, chacun étant situé entre une paire de trous traversants d'aimants 202, et des noyaux de fer respectifs 230, chacun d'une forme cylindrique allongée comme indiqué dans la vue oblique de la figure 7, sont insérés à l'intérieur de ces trous traversants de noyaux de fer 204. La longueur de chacun des noyaux de fer 230 est pratiquement identique à la longueur axiale du noyau de feuilletages empilés 200. Chacune des fentes 23c est située à une position angulaire qui est entre une paire mutuellement adjacente de trous traversants de noyaux de fer 204.

Un circuit magnétique qui est constitué du noyau à feuilletages empilés 200 et du noyau de stator 31 comporte une composante de flux magnétique qui passe au travers du noyau de feuilletages empilés 200 le long de la direction axiale. L'incorporation du noyau de fer 230 à l'intérieur du trou traversant de noyau de fer 204 sert à réduire la valeur de la résistance magnétique opposée à cette circulation du flux magnétique.

Les trous traversants d'aimants 202 et les trous traversants de noyaux de fer 204 sont disposés de façon alternée autour de la circonférence du rotor 2, chacun ayant un pas circonférentiel identique, qui constitue le pas des pôles du rotor 2 (égal au pas des pôles d'une phase du noyau de stator 31). Chacun des trous traversants d'aimants 202 présente une forme rectangulaire allongée en section transversale, l'axe d'allongement s'étendant radialement, comme indiqué sur la figure 3, et la forme en section transversale ayant deux évidements radialement opposés. Il en résulte que deux régions de parois minces s'étendant axialement 202a et 202b sont formées entre chaque trou traversant d'aimant 202 et la circonférence extérieure et la circonférence intérieure, respectivement, du noyau à feuilletages empilés 200. Ces régions de paroi mince 202a et 202b peuvent réduire la valeur de la fuite du flux magnétique qui apparaît entre les pôles nord et sud de chaque aimant permanent 220 qui est inséré à l'intérieur d'un trou traversant d'aidant 202. Chacun des aimants permanents 220 présente une forme en section transversale rectangulaire allongée, c'est-à-dire adaptée à la forme de chaque trou traversant d'aimant 202 (autre que les évidements mentionnés précédemment) .

Comme illustré dans la vue en coupe transversale partielle agrandie de lafigure 12, chaque région de paroi mince 202a est disposée à l'opposé d'une surface radialement vers l'extérieur 220a d'un aimant permanent 220 et chaque région à paroi mince 202b est disposée à l'opposé d'une surface radialement vers l'intérieur 220b d'un aimant permanent 220.

Chacun des aimants permanents 220 est magnétisé dans la direction de la circonférence du rotor 2, les sens de polarisation de chaque paire adjacente de l'aimant permanent 220 étant mutuellement opposés, comme indiqué dans les vues partielles théoriques des figures 8A, 8B qui illustrent les relations de flux magnétique dans le rotor 2 comme décrit ci-après.

Un aimant permanent 210 est inséré dans chacune des fentes circonférentielles rectangulaires 22c, 23c du noyau polaire 22 et du noyau polaire 23, chaque aimant permanent 210 étant magnétisé dans la direction radiale du rotor 2. On supposera avec ce mode de réalisation (comme cela est illustré sur la figure 6) que l'effet de l'excitation de l'enroulement de champ 21 consiste à magnétiser le noyau polaire 22 avec une polarité nord et le noyau polaire 23 avec une polarité sud. Dans ce cas, comme indiqué sur les figures 8a, 8b, chaque aimant permanent 210 du noyau polaire 22 a son pôle nord orienté du côté radialement vers l'intérieur et son pôle sud orienté vers le côté radialement vers l'extérieur, alors qu'inversement, chaque aimant permanent 210 du noyau polaire 22 a son pôle nord orienté du côté radialement vers l'extérieur et son pôle sud orienté du côté radialement vers l'intérieur.

Les figures 8A, 8B sont des vues en coupe transversale partielle correspondant respectivement aux noyaux polaires 22 et 23, qui illustrent de façon théorique les directions de la circulation du flux magnétique entre le rotor 2 et le noyau de stator 31, lorsqu'un courant d'excitation est appliqué à l'enroulement de champ 21.

En faisant comprendre que chaque pôle nord du rotor 2 (à partir duquel un flux magnétique circule dans le noyau de stator 31 comme illustré par les lignes à flèches des figures 8A, 8B) est formé au niveau d'une section s'étendant axialement de la circonférence extérieure du noyau à feuilletages empilés 200 qui correspond à une région du noyau à feuilletages empilés 200 enfermée entre les pôles nord opposés de deux aimants permanents mutuellement adjacents 220. D'une manière similaire, chaque pôle sud du rotor 2 (dans lequel un flux magnétique circule depuis le noyau de stator 31, comme illustré sur les figures 8A, 8B) est formé au niveau d'une section s'étendant axialement de la circonférence extérieure du noyau à feuilletages empilés 200 qui correspond à une région du noyau à feuilletages empilés 200 enfermé entre les pôles sud opposés de deux aimants permanents mutuellement adjacents 220.

Il résulte de la fourniture des aimants permanents 210, chacun étant disposé au niveau de la circonférence intérieure du noyau à feuilletages empilés 200, que l'on assure qu'un flux magnétique produit par l'enroulement de champ 21, qui circule depuis le noyau polaire 22 (comme illustré sur la figure 6) dans des noyaux de fer 230 ne circulera pas le long de chaque noyau de fer 230 pouvant pénétrer alors directement dans le noyau polaire 23, en contournant ainsi le noyau de stator 31. Au lieu de cela, le flux magnétique du noyau polaire 22 circule tout d'abord dans un noyau de fer 230 qui ne comporte pas d'aimant permanent adjacent correspondant sur la circonférence 210 dans le noyau polaire 22, qui circule au travers du noyau de stator 31, et passe du noyau de stator 31 dans un noyau de fer 230 qui possède bien un aimant permanent adjacent correspondant à la circonférence 210 dans le noyau polaire 22 (c'est-àdire ne comporte donc pas d'aimant permanent adjacent correspondant à la circonférence 210 dans le noyau polaire 23) afin de pénétrer ainsi dans le noyau polaire 23.

De cette manière, une pluralité de pôles de rotor nord, sud alternés sur la circonférence s'étendant axialement sont formés dans le rotor 2, sans requérir la fourniture de pièces polaires en forme de griffes sur le rotor. Donc, la surface circanférentielle extérieure du rotor, c'est-àdire le noyau à feuilletages empilés 200, peut être complètement lisse. Du fait que le noyau à feuilletages empilés 200 est formé de feuilletages en acier empilés axialement, le niveau de circulation des courants de Foucault dans la surface du rotor 2 peut être diminué, cependant, grâce à la fourniture du noyau de fer 230, il existe une faible valeur de résistance magnétique pour la circulation du flux magnétique le long de la direction axiale du rotor 2. De ce fait, le noyau à feuilletages empilés 200 est utilisé efficacement pour constituer les pôles du rotor et transférer un flux magnétique entre le rotor et le noyau de stator.

De plus, par comparaison avec un type de rotor qui utilise des pièces polaires en forme de griffes, la conception du rotor 2 est simple, et la fréquence de résonance du rotor 2 peut être facilement élevée par comparaison avec la vitesse maximum de rotation à laquelle le générateur de courant alternatif à utilisation sur véhicule 1 sera mis en oeuvre. Donc, le problème d'un bruit audible dû à une vibration du rotor, qui peut apparaître avec le type de rotor qui utilise les pièces polaires en forme de griffes, n'a pas lieu.

De plus, en prévoyant les régions à mince paroi radialement opposées 202a, 202b dans le noyau à feuilletages empilés 200 comme décrit ci-dessus en se référant à la figure 3, la valeur de fuite du flux magnétique qui circule au travers du noyau à feuilletages empilés 200 entre les pôles nord et sud de chaque aimant permanent 220 peut être diminuée, en améliorant ainsi l'efficacité de ces aimants permanents en limitant la circulation du flux magnétique entre le noyau polaire 22 et le noyau polaire 23 pour former les pôles nord et sud du rotor 2. En outre, en raison du fait que les directions de polarisation magnétique orientées sur la circonférence de chaque paire adjacente d'aimants permanents 220 sont mutuellement identiques, il existe une valeur minimale de fuite de flux magnétique entre des aimants permanents respectifs 220.

En outre, il résulte de la formation des fentes circonférentielles 23c à des positions angulaires autour des noyaux polaires 22, 23 qui sont différentes des positions angulaires des trous traversants d'aimants 202 (représentés sur la figure 3), les aimants permanents 220 étant respectivement logés à l'intérieur des fentes circonférentielles 23c, que l'on assure qu'une partie du flux magnétique généré par l'enroulement de champ 21 ne circulera pas directement entre le noyau polaire 22 et le noyau polaire 23 au travers des noyaux de fer 230 (en contournant ainsi le noyau de stator 31). On assure donc que pratiquement la totalité de la surface extérieure de chaque région allongée du noyau à feuilletages empilés 200 qui est disposée entre une paire adjacente d'aimants permanents 220 agira efficacement comme pôle nord ou pôle sud de rotor.

De plus, en raison du fait qu'un trou traversant de noyau de fer 204 est situé entre chaque paire adjacente des trous traversants d'aimants 202, un noyau de fer s'étendant axialement 230 étant contenu à l'intérieur de chaque trou traversant de noyau de fer 204, la résistance magnétique le long de la direction axiale du rotor est réduite, par comparaison à une configuration dans laquelle seuls des feuilletages empilés axialement sont utilisés. Donc, la valeur du flux magnétique qui circule entre le rotor 2 et le stator 3 est augmentée en conséquence.

On doit noter que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation ci-dessus, et que diverses modifications ou configurations en variante pourraient être envisagées, lesquelles relèvent de la portée revendiquée pour la présente invention. Par exemple, avec le mode de réalisation ci-dessus, des aimants permanents 210 sont disposés à l'intérieur des fentes 23c qui sont formées par les circonférences extérieures respectives des noyaux polaires 22, 23, cependant, il serait également possible d'omettre les aimants permanents 210, et de former à la place de grands évidements en forme de U dans ces circonférences extérieures des noyaux polaires 22, 23. Ceci est illustré dans la vue en plan de la figure 9, pour le cas du noyau polaire 23, dans laquelle les positions angulaires des évidements en forme de U 23g correspondent à celles des fentes circonférentielles 23c du noyau polaire 23 du mode de réalisation ci-dessus. Le noyau polaire 22 est modifié de manière similaire. La figure 10 est une vue d'extrémité correspondante du noyau polaire modifié 23, tel qu'il est vu depuis l'extrémité arrière. Dans ce cas, les grands évidements en ferme de U 23g remplissent la même fonction que les aimants permanents 210 du mode de réalisation ci-dessus, en servant à bloquer toute circulation de flux magnétique directement entre les noyaux polaires 22, 23 au travers du noyau à feuilletages empilés 200 jusqu'aux noyaux de fer 230.

Le procédé de fixation des ventilateurs de refroidissement 25, 26 n'a pas été décrit dans ce qui précède. Comme illustré sur la figure 11 pour le cas du ventilateur de refroidissement de type axial 25, ce mode de réalisation utilise un procédé avantageux de fixation, grâce auquel une protubérance 25a est formée sur le ventilateur de refroidissement 25 à une position radiale qui correspond à la position de l'interface entre la circonférence intérieure du noyau à feuilletages empilés 200 et la circonférence extérieure du noyau polaire 22. Un soudage à bossages est alors employé pour souder la protubérance 25a sur cette interface, en fixant ainsi le ventilateur de refroidissement 25 sur le noyau polaire 22 tout en fixant en même temps le noyau à feuilletages empilés 200 au noyau polaire 22. Le ventilateur de refroidissement 26 est fixé de façon similaire par soudage à bossages sur le noyau polaire 23 et le noyau à feuilletages empilés 200. De cette manière, une fabrication simplifiée peut être obtenue.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Générateur de courant alternatif destiné à un véhicule, comportant un stator et un rotor disposé à l'opposé du stator, le rotor comprenant un enroulement de champ qui reçoit un courant électrique destiné à générer un champ magnétique pour produire une pluralité de pôles nord et une pluralité de pôles sud dudit rotor, dans lequel ledit rotor comprend: une paire de noyaux polaires montés de façon fixe sur ledit rotor, chacun étant disposé de façon concentrique avec un axe dudit rotor, ledit enroulement de champ étant disposé entre lesdits noyaux polaires, un noyau à feuilletages empilés qui est d'une forme tubulaire et est constitué de feuilletages d'un matériau magnétique empilés le long d'une direction axiale dudit rotor, et est monté de façon fixe sur les circonférences extérieures respectives desdits noyaux polaires, ledit noyau à feuilletages empilés étant formé avec une pluralité de trous traversants d'insertion d'aimants s'étendant axialement, et une pluralité de premiers aimants permanents insérés respectivement dans lesdits trous traversants d'insertion d'aimants.

2. Générateur de courant alternatif selon la revendication 1, dans lequel chacun desdits trous traversants d'insertion d'aimants est formé et positionné à l'intérieur dudit noyau à feuilletages empilés pour former des régions de parois minces s'étendant axialement respectives dudit noyau à feuilletages empilés, entre ledit trou traversant d'insertion d'aimant et une circonférence extérieure dudit noyau à feuilletages empilés et entre ledit trou traversant d'insertion d'aimant et ladite circonférence intérieure dudit noyau à feuilletages empilés.

3. Générateur de courant alternatif selon la revendication 1, dans lequel chacun desdits premiers aimants permanents est magnétisé le long d'une direction circonférentielle dudit rotor, des paires adjacentes desdits premiers aimants permanents étant orientées avec une polarité mutuellement opposée, grâce à quoi chacun desdits pôles nord et sud dudit rotor est formé au niveau d'une surface d'une région dudit noyau à feuilletages empilés qui est enfermé entre une paire adjacente desdits premiers aimants permanents.

4. Générateur de courant alternatif selon la revendication 1, comprenant: une pluralité de fentes formées dans des circonférences extérieures respectives desdits premier et second noyaux polaires, à des positions angulaires respectives qui sont différentes des positions angulaires desdits trous traversants d'insertion d'aimants, et une pluralité de seconds aimants permanents logés respectivement à l'intérieur desdites fentes, chacun desdits seconds aimants permanents étant magnétisé le long d'une direction radiale dudit rotor.

5. Générateur de courant alternatif selon la revendication 1, comprenant: une pluralité d'évidements en forme de U formés dans des circonférences extérieures respectives desdits premier et second noyaux polaires, à des positions angulaires respectives qui sont différentes des positions angulaires desdits trous traversants d'insertion d'aimants.

6. Générateur de courant alternatif selon la revendication 1, comprenant, une pluralité de trous traversants d'insertion de noyaux de fer s'étendant axialement formés dans ledit noyau à feuilletages empilés, chacun desdits trous traversants d'insertion de noyaux de fer étant situé entre une paire adjacente sur la circonférence desdits trous traversants d'insertion d'aimants, et une pluralité de noyaux de fer s'étendant axialement contenus respectivement dans lesdits trous traversants d'insertion de noyaux de fer.

7. Générateur de courant alternatif selon la revendication 1, dans lequel ledit générateur de courant alternatif comprend un ventilateur de refroidissement qui est fixé de façon ferme par soudage à bossages sur ledit rotor et ledit ventilateur de refroidissement comprend au moins une protubérance à utiliser pour réaliser ledit soudage à bossages, ladite protubérance étant située à une position radiale qui correspond à une interface entre des faces d'extrémité respectives dans la direction axiale dudit noyau à feuilletages empilés et un noyau desdits premier et second noyaux polaires.

8. Générateur de courant alternatif destiné à un véhicule, comportant un stator et un rotor disposé à l'opposé du stator, le rotor comprenant un enroulement de champ qui reçoit un courant électrique afin de générer un champ magnétique pour produire une pluralité de pôles nord et une pluralité de pôles sud dudit rotor, dans lequel ledit rotor comprend: des premier et second noyaux polaires montés de façon fixe sur ledit rotor, formés avec des parties en forme de disque respectives qui sont diamètre extérieur identique et sont disposés de façon concentrique avec un axe dudit rotor, ledit enroulement de champ étant enfermé axialement entre lesdites parties en forme de disque, un noyau à feuilletages empilés qui est de forme tubulaire et est constitué de feuilletages d'un matériau magnétique empilés le long d'une direction dudit axe de rotor, ledit noyau à feuilletages empilés étant monté de façon fixe sur des circonférences extérieures respectives desdites parties en forme de disque desdits noyaux polaires, et est formé avec une pluralité de trous traversants d'insertion d'aimants s'étendant axialement, qui sont espacés avec un pas circonférentiel fixe, et une pluralité de premiers aimants permanents insérés respectivement dans lesdits trous traversants d'insertion d'aimants, chacun s'étendant pratiquement le long de la longueur axiale entière dudit noyau à feuilletages empilés, chacun desdits premiers aimants permanents étant magnétisé le long d'une direction circonférentielle dudit rotor, chacun desdits premiers aimants permanents ayant son pôle nord disposé à la circonférence à l'opposé d'un pôle nord d'un aimant adjacent desdits premiers aimants permanents, et ayant son pôle sud disposé à la circonférence à l'opposé d'un pôle sud d'un aimant adjacent desdits premiers aimants permanents, chacun desdits pôles nord dudit rotor étant produit par une section de surface s'étendant axialement dudit noyau à feuilletages empilés correspondant à une région dudit noyau à feuilletages empilés qui est enfermée entre deux pôles nord opposés desdits premiers aimants permanents, et chacun desdits pôles sud dudit rotor étant produit au niveau d'une section de surface s'étendant axialement dudit noyau à feuilletages empilés correspondant à une région dudit noyau à feuilletages empilés qui est enfermé entre deux pôles sud opposés desdits premiers aimants permanents.

9. Générateur de courant alternatif selon la revendication 8, dans lequel chacun desdits trous traversants d'insertion d'aimants est formé et positionné à l'intérieur dudit noyau à feuilletages empilés pour former des régions de parois minces s'étendant axialement respectives dudit noyau à feuilletages empilés entre ledit trou traversant d'insertion d'aimant et une circonférence extérieure dudit noyau à feuilletages empilés et entre ledit trou traversant d'insertion d'aimant et une circonférence intérieure dudit noyau à feuilletages empilés.

10. Générateur de courant alternatif selon la revendication 8, comprenant: un premier ensemble et un second ensemble de fentes, ledit premier ensemble étant formé dans une circonférence extérieure de ladite partie en forme de disque dudit premier noyau polaire et ledit second ensemble étant formé dans une circonférence extérieure de ladite partie en forme de disque dudit second noyau polaire, chaque fente dudit premier ensemble étant positionnée angulairement entre des pôles nord opposés d'une paire adjacente desdits premiers aimants permanents, et chaque fente dudit second ensemble étant positionnée angulairement entre les pôles sud opposés d'une paire adjacente desdits premiers aimants permanents, et une pluralité de seconds aimants permanents, insérés respectivement à l'intérieur desdites fentes, dans lequel chacun desdits seconds aimants permanents insérés à l'intérieur desdites fentes dudit premier ensemble a ses pôles nord et sud orientés respectivement radialement vers l'extérieur et radialement vers l'intérieur, et chacun desdits seconds aimants permanents insérés à l'intérieur desdites fentes dudit second ensemble a ses pôles sud et nord orientés respectivement radialement vers l'extérieur et radialement vers l'intérieur.

11. Générateur de courant alternatif selon la revendication 8, comprenant: un premier ensemble et un second ensemble d'évidements en forme de U, ledit premier ensemble étant formé dans ladite circonférence extérieure de ladite partie en forme de disque d'un premier desdits premiers noyaux polaires, et ledit second ensemble étant formé dans ladite circonférence extérieure de ladite partie en forme de disque d'un second desdits premiers noyaux polaires, chaque évidement dudit premier ensemble étant positionné angulairement entre des pôles nord opposés d'une paire adjacente desdits premiers aimants permanents, et chaque évidement dudit second ensemble étant positionné angulairement entre les pôles sud opposés d'une paire adjacente desdits premiers aimants permanents.

12. Générateur de courant alternatif selon la revendication 8, comprenant.

une pluralité de trous traversants d'insertion de noyaux de fer s'étendant axialement formés dans ledit noyau à feuilletages empilés, chacun desdits trous d'insertion de noyaux de fer étant situé entre une paire adjacente desdits trous traversants d'insertion d'aimants, et une pluralité de noyaux de fer s'étendant axialement respectivement contenus dans lesdits trous traversants 30 d'insertion de noyaux de fer.