FR3018404A1 - Support d'elements magnetiques pour rotor a griffes de machine electrique tournante et rotor a griffes de machine electrique tournante comportant un tel support - Google Patents

Abstract

Le support (100) est de forme annulaire et comporte des bras (101) destinés à être intercalés chacun entre deux dents consécutives d'un rotor à griffes de machines électrique tournante et des zones de jonction (107, 108) reliant chacune deux bras consécutifs et destinées chacune à être intercalée entre deux saillie consécutives d'une même roue polaire du rotor à griffes, dans lequel certaines au moins des zones de jonction (107,108) portent au moins un élément magnétique d'extrémité (137, 138) comprenant un aimant permanent, tel qu'un aimant permanent en ferrite ou en terre rare. Le rotor à griffes comporte un tel support.

Description

«Support d'éléments magnétiques pour rotor à griffes de machine électrique tournante et rotor à griffes de machine électrique tournante comportant un tel support » Domaine de l'invention La présente invention concerne un support d'éléments magnétiques pour rotor à griffes de machine électrique tournante. La présente invention concerne également un rotor à griffes de machine électrique tournante, 10 tel qu'un rotor à griffes pour alternateur ou alterno-démarreur, équipé d'un tel support d'éléments magnétiques. Etat de la technique 15 De nombreuses machines électrique tournantes sont équipées de rotor à griffes. Une telle machine électrique tournante - telle qu'un alternateur, un alternateur réversible appelé alterno-démarreur, ou un moteur électrique - comporte un stator entourant un rotor solidaire d'un arbre de rotor dont l'axe de symétrie axiale définit l'axe de rotation de la machine électrique. Dans la suite les orientations radiale, axiale, transversale et 20 circonférentielle seront faites par rapport à cet axe. Le stator comporte un corps, tel qu'un paquet de tôles, portant un bobinage s'étendant de part et d'autre du corps du stator. Le bobinage du stator peut comporter plusieurs enroulements montés en étoile ou en triangle pour formation d'un bobinage polyphasé, par exemple du type triphasé, pentaphasé ou hexaphasé voir septaphasé. Un pont redresseur de courant 25 alternatif en courant continu, par exemple un pont de diodes pour formation d'un alternateur, ou un onduleur, par exemple un pont à transistors du type Mosfet pour formation d'un alternateur ou d'un moteur électrique, est associé aux enroulements du bobinage du stator. Un entrefer est présent entre la périphérie interne du corps du stator et la périphérie externe du rotor. 30 Une telle machine électrique tournante est décrite par exemple dans les documents EP 0 515 259, WO 02/93717, WO 2008/031995 et WO 2011/058254 auxquels on se reportera pour plus de précisions. Dans ces documents la machine est à ventilation interne, le corps du stator étant porté par un carter ajouré pour circulation de l'air, tandis que le rotor porte au moins à l'une de ses extrémités un ventilateur. L'arbre de rotor est monté centralement à rotation dans le carter comportant pour ce faire au moins un flasque avant et un flasque arrière, appelés respectivement palier avant et palier arrière. Ces paliers portent centralement un moyen de palier, tel qu'un roulement à billes, pour montage à rotation des extrémités de l'arbre de rotor. Cet arbre de rotor est entraîné en rotation par le moteur thermique du véhicule automobile par exemple via un dispositif de transmission de mouvement comportant au moins une courroie. La machine électrique tournante, comme décrit dans le document WO 01/69762 auquel on se reportera pour plus de précisions, pourra être réversible et constituer un alterno-démarreur fonctionnant en mode alternateur lorsque l'arbre du rotor est menant et en mode moteur électrique pour entraîner en rotation l'arbre de rotor. En variante cette machine peut fonctionner uniquement en mode moteur électrique. Dans les documents précités, le rotor est un rotor du type à griffes comprenant deux roues polaires de forme annulaire munies de griffes imbriquées avec présence d'un noyau central entre les deux roues polaires. Les roues polaires sont appelées usuellement roue polaire avant 15 et roue polaire arrière. Chaque roue polaire comporte un flasque globalement d'orientation transversale par rapport à l'axe de l'arbre de rotor. Ce flasque porte à sa périphérie externe des saillies radiales portant extérieurement des dents globalement d'orientation axiale par rapport à l'axe de l'arbre de rotor. Ainsi une griffe comporte une saillie et sa dent associée. 20 Les dents de l'une des roues polaires sont dirigées axialement en sens inverse par rapport aux dents de l'autre roue polaire. Les dents sont réparties circonférentiellement de manière régulière et ont, dans une forme de réalisation, une forme globalement trapézoïdale. La face externe des dents constitue la périphérie externe du rotor avec présence d'un faible entrefer entre la face externe des dents 25 et la périphérie interne du corps du stator. La face externe des saillies radiales se raccorde à la face externe d'une dent via un chanfrein avec dans un mode de réalisation présence latéralement de chanfreins anti-bruit comme décrit dans le document EP 0 515 259. La face interne et les faces latérales des dents sont inclinées comme visible dans les documents précités. 30 Les roues polaires sont décalées circonférentiellement l'une par rapport à l'autre de sorte qu'une dent d'une des roues polaires pénètre à jeu circonférentiel entre deux dents de l'autre roue polaire. Les griffes sont ainsi imbriquées les unes par rapport aux autres.

Le noyau, les roues polaires et les griffes sont, de manière conventionnelle, en matériau ferromagnétique telle que de l'acier. L'arbre du rotor est en acier, pas nécessairement ferromagnétique. Le noyau central porte à isolation électrique un bobinage d'excitation. Le noyau pourra être en deux parties, appelées chacune demi-noyau, Ces parties dans une réalisation sont chacune d'un seul tenant avec l'une des roues polaires comme décrit dans les documents EP 0 515 259, WO 02/93717, WO 2008/031995 et WO 2011/058254. En variante, le noyau pourra être monobloc comme décrit dans le document WO 02/:0937 717. Ce noyau et les roues polaires, sont troués centralement pour passage de l'arbre de rotor.

L'assemblage de cet arbre avec l'ensemble noyau-roues polaires pourra être réalisé par emmanchement à force de tronçons moletés de l'arbre dans les roues polaires ou en variante être réalisé par déformation locale de matière du rotor à griffes à la faveur de zones de sertissage disposées de part et d'autre d'une zone de centrage de plus grand diamètre comme décrit par exemple dans les documents WO 2008/031995 et WO 2011/058254.

L'arbre de rotor porte un collecteur à bagues électriquement conductrices pour alimentation électrique du bobinage d'excitation, comme décrit par exemple dans le document FR 2 710 197 auquel on se reportera, Ce collecteur est adjacent à la roue polaire arrière. En outre il est prévu des balais pour frotter sur les bagues collectrices afin d'alimenter électriquement celles-ci. Les balais sont reliés électriquement à un régulateur de tension. Ainsi lorsque le bobinage d'excitation est alimenté électriquement, il est formé une pluralité de pôles Nord et Sud. Par exemple, lorsque le bobinage d'excitation est alimenté électriquement, les griffes de la roue polaire avant, la plus éloigné du collecteur, forment des pôles Nord tandis que les griffes de l'autre roue polaire arrière forment des pôles Sud. La magnétisation des griffes engendre, dans le cas d'un alternateur, un courant induit alternatif dans les enroulements du bobinage du stator. Le courant induit est redressé par le pont redresseur ou l'onduleur pour alimenter les consommateurs du véhicule automobile et /ou recharger la batterie. Pour plus de précisions on a représenté à la figure 1 une partie de la vue en perspective de la figure 7 du document WO 2011/058254. Ainsi la référence X-X constitue l'axe axiale de symétrie de l'arbre de rotor présentant à l'arrière une portion moletée 13 pour emmanchement à force du collecteur par exemple du type de celui décrit dans le document FR 2 710 197. La référence 8 désigne la roue polaire arrière munie de dents 9 réparties circonférentiellement de manière régulière. La référence 150 désigne une zone de sertissage scindée en deux parties 50, 52 via une gorge de sertissage 51 permettant le fluage de la matière pour assemblage de la roue polaire avant à l'arbre de rotor. Une gorge 61 sépare la partie 50 d'une zone de centrage de plus grand diamètre pour centrer le noyau en deux 5 parties appelées demi -noyaux. Pour plus de précisions on se reportera également au document WO 2008 /031995 précité. On voit dans cette figure également une partie du bobinage d'excitation et une partie du manchon d'isolation monté sur le noyau du rotor à griffes et doté de pétales, dont deux sont visibles dans cette figure, pour isoler électriquement le bobinage d'excitation par rapport aux roues polaires, au noyau et aux griffes. Dans cette 10 figure la face externe des dents présente des stries pour diminuer les courants de Foucault. Il est prévu également des gorges 122. Ces gorges 122 servent au montage d'aimant permanents 38 comme visible à la figure 2 qui est identique à la figure 4 du document WO 2011 :058254 qui est une vue partielle de dessus du rotor à griffes à roue polaire avant 7 et roue polaire arrière 8. Les gorges 122 sont débouchantes en 128 à l'une de leurs extrémités 15 et non débouchantes en 230 à leur autre extrémité. L'aimant 38 est contact par ses faces latérales respectivement avec le fond de la gorge 122 de la roue polaire avant 7 et avec le fond de la gorge 122 de la roue polaire arrière 8. Les faces latérales de l'aimant 38 constituent respectivement un pôle Nord et un pôle Sud respectivement en regard de la dent 9 de la roue polaire avant 7 et de la dent 9 de la roue polaire arrière 8. De manière précitée 20 les dents 9 de la roue 7 et les dents 9 de la roue 8 définissent respectivement des pôles Nord et des pôles Sud lorsque le rotor est magnétisé via le bobinage d'excitation. Les aimants 38 sont ainsi orientés magnétiquement pour être opposés à l'orientation du flux magnétique généré par le bobinage d'excitation dans les dents 9. On évite ainsi les fuites magnétiques entre deux dents 9 adjacentes de sorte que les performances de la machine électrique 25 tournante sont augmentées. On notera que le bobinage d'excitation est implanté radialement entre les aimants et le moyeu. Ce type de machine donne satisfaction. Néanmoins il peut être souhaitable d'améliorer encore les performances de la machine électrique tournante, de réduire les coûts de fabrication ainsi que les bruits. 30 Objet de l'invention La présente invention a pour objet de répondre à ces souhaits. L'invention fait appel à un support d'éléments magnétiques.

Plus précisément le support selon l'invention est de forme annulaire et comporte des bras destinés à être intercalés chacun entre deux dents consécutives d'un rotor à griffes de machines électrique tournante et des zones de jonction reliant chacune deux bras consécutifs et étant destinées chacune à être intercalée entre deux saillie consécutives (19) d'une même roue polaire (7,8) du rotor à griffes (2), dans lequel certaines au moins des zones de jonction portent au moins un élément magnétique d'extrémité comprenant un aimant permanent, tel qu'un aimant permanent en ferrite ou en terre rare. Suivant l'invention un rotor à griffes de machine électrique tournante est caractérisé en ce 15 qu'il comporte un tel support. Grâce à l'invention le support, implanté au plus près de la face externe des dents, permet de réduire les bruits car il bouche les espaces entre les griffes. En outre il permet d'accroître les performances magnétiques car il réduit, via les éléments magnétiques d'extrémité, les fuites 20 magnétiques ente les extrémités des dents de l'une des roues polaire et les saillies consécutives adjacentes de l'autre roue polaire. De plus on simplifie la fabrication car il n'y a plus besoin de former des gorges dans les dents et les saillies pour retenir les éléments magnétiques. Un flux magnétique plus important peut donc passer dans les dents qui sont plus robustes. 25 Le montage des éléments magnétiques est simplifié car ceux-ci sont portés par le support. Ces éléments ne risquent pas d'interférer avec les pétales du manchon d'isolation. En outre ils sont protégés par le support et ménagés du fait qu'ils sont soumis à l'action de la force centrifuge via le support maintenu en place par les dents, ledit support étant continu. On peut raccourcir les pétales et du fait de la présence du support. 30 Suivant d'autres caractéristiques prises isolément ou en combinaison : - les éléments magnétiques d'extrémités sont destinés à intervenir entre l'une des faces latérale d'une saillie d'une griffe d'une des roues polaire et l'extrémité libre d'une dent de l'autre roue polaire; - les éléments magnétiques d'extrémités sont inclinés ; - certains au moins des bras portent au moins un élément magnétique intermédiaire ; - les éléments magnétiques intermédiaires et les éléments magnétiques d'extrémités comportent des aimants permanents en terre rare ou en ferrite ; - les aimants permanents sont obtenus par moulage en étant par exemple en matériau fritté ; - les bras sont inclinés ; - les bras sont parallèles ; - les bras comportent une face externe et une face interne ; - certaines au moins des zones de jonction portent un élément magnétique d'extrémité en forme de V ; - certaines au moins des zones de jonction portent une paire d'éléments magnétiques d'extrémité ; - les deux éléments magnétiques d'extrémité de la paire sont agencés dans le support pour former globalement un V ; - les éléments magnétiques d'extrémités s'étendent dans le plan perpendiculaire à l'axe du rotor ; - certaines au moins des zones de jonction portent une paire d'éléments magnétiques d'extrémité, dans lequel les directions d'aimantation de chacun des deux éléments magnétiques d'extrémité de la paire sont agencés dans le support pour former globalement un V ; - Le support est configuré pour coopérer avec la face interne des dents ; - le support comporte une paroi interne et une paroi externe ; - la face externe de la paroi externe du support est destinée à être implantée au plus près de la face externe des dents ; - la paroi interne du support porte un voile pour coopération de formes avec la face interne des dents ; - la paroi interne du support comporte deux creusures pour passage des extrémités du bobinage d'excitation du rotor à griffes de manière à retenir les extrémités du bobinage d'excitation ; - le support comporte des logements pour les éléments magnétiques d'extrémités et/ ou les éléments magnétiques intermédiaires ; - les zones de jonction comportent des cavités débouchantes vers l'extérieur destinées à recevoir deux éléments magnétiques d'extrémité ; - au niveau des bras il est prévu des colonnettes d'extrémité pour retenir axialement, au moins dans un sens, les éléments magnétiques d'extrémités ainsi que les éléments magnétiques intermédiaires ; - les colonnettes s'étendent entre la paroi externe et la paroi interne des bras du support pour logement d'au moins un élément magnétique intermédiaire; - le nombre d'éléments magnétiques intermédiaires et/ou d'éléments magnétiques d'extrémités est inférieur au nombre de pôles du rotor à griffes, - le nombre d'éléments magnétiques intermédiaire et/ou d'éléments magnétiques d'extrémités est égal au nombre de pôles du rotor à griffes ; - le support est en matériau amagnétique ; - le support est en matière moulable ; - le support est en matière plastique telle que du PA 6.6 chargé par des fibres de verre ou des fibres de carbone ; - le support est en Aluminium ; - le support est en inox ; - les éléments magnétiques d'extrémités et/ou intermédiaires sont fixés par collage dans le support qui est par exemple de forme creuse ; - le support est surmoulé sur les éléments magnétiques ; - le support porte des pales de ventilations à la faveur d'au moins certaines zones de jonction ; - les éléments magnétiques d'extrémités et/ou les éléments magnétiques intermédiaires sont aimantés avant leur montage dans le support ; - les éléments magnétiques d'extrémités et/ou les éléments magnétiques intermédiaires sont aimantés après leur montage dans le support ; - les éléments magnétiques intermédiaires ont une section globalement de forme trapézoïdale pour coopérer avec les faces latérales inclinées de deux dents consécutives ; - l'une au moins des roues polaires porte un ventilateur ; - le rotor à griffes appartient à un alternateur ou à un alterno-démarreur de véhicule automobile à ventilation interne ; - le rotor à griffes appartient à un alternateur ou à un alterno-démarreur de véhicule automobile refroidit par circulation de fluide, tel que le liquide de refroidissement d'un véhicule automobile ; - le rotor à griffes comporte au moins deux pôles par exemple 16 pôles c'est-à-dire huit paires de pôles; - le rotor à griffes comporte un bobinage d'excitation alimenté électriquement via un collecteur ; - le rotor à griffes comporte un bobinage d'excitation alimenté électriquement via un générateur de courant à stator inducteur et rotor induit ; - la machine électrique tournante comporte un arbre de rotor portant deux rotors à griffes. - les éléments magnétiques intermédiaires et les éléments magnétiques d'extrémités sont formés par une seule pièce magnétique sur tout le pourtour du rotor de machine électrique. - les éléments intermédiaires et les éléments magnétiques d'extrémités sont formés sur chaque demi-pôle du rotor de machine électrique d'une seule pièce magnétique de sorte que le support comprend autant de pièces magnétiques que de demi-pôles du rotor D'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre de manière non limitative et ce en regard des dessins annexés.

Brève description des dessins - la figure 1 est une vue partielle en perspective d'une partie d'un rotor à griffes de l' art antérieur ; - la figure 2 est une vue partielle de dessus du rotor à griffes de cet art antérieur avec une coupe partielle ; - la figure 3 est une vue en perspective d'un rotor selon l'invention pourvu d'éléments magnétiques d'extrémités ; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 montrant le support annulaire selon l'invention portant les éléments magnétiques d'extrémités de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue éclaté et en perspective du support et des éléments magnétiques d'extrémités et intermédiaires portés par le support selon un premier mode de réalisation ; - les figures 6 et 7 sont des vues en perspective du support vu de l'arrière et de l'avant; - la figure 8 est une vue de dessus du support; - la figure 9 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 8 ; - figure 10 est une vue identique à la figure 8 avec une autre ligne de coupe ; - la figure 11 est une vue en coupe selon la ligne B-B de la figure 10 ; - les figures 12 et 13 sont des vues en perspective vu respectivement de l'avant et de l'arrière équipés d'un support annulaire selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 14 est une vue en perspective du support selon le deuxième mode de réalisation ; - la figure 15 est une vue partielle en perspective d'une machine électrique tournante, telle qu'un alterno-démarreur, équipée du support selon le deuxième mode de réalisation sans les éléments magnétique et sans le bobinage d'excitation pour plus de clarté ; - la figure 16 est une vue en coupe montrant la section d'un élément magnétique intermédiaire pour une autre forme de réalisation ; - la figure 17 est une vue schématique sans le support montrant l'implantation des éléments magnétiques d'extrémité et intermédiaire de part et d'autre d'une dent de l'une des roue polaire.

Dans les figures les éléments identiques ou similaires seront affectés des mêmes signes de référence. Descriptions d'exemples de réalisation de l'invention Dans les modes de réalisation des figures 3 à 15 les éléments semblables à ceux du document WO 2011/058254 seront affectés des mêmes signes de référence. Plus précisément le rotor à griffes 2 à support 100 d'éléments magnétiques 137, 138 selon l'invention se monte en lieu et place du rotor à griffes de ce document. L'assemblage des roues polaires 7, 8 de forme annulaire et du moyeu avec l'arbre de rotor 3 du rotor à griffes 2 est réalisé par sertissage, c'est-à-dire déplacement de matière des roues polaires avant 7 et arrière 8 dans des zones de sertissage de l'arbre 3, comme dans les documents WO 2008/031995 et WO 2011/058254, dont les contenus sont considérés comme annexés à la présente description.

On peut monter d'abord la roue polaire arrière 8 par sertissage sur l'arbre 3 ou faire l'inverse. Dans ces figures le moyeu comporte deux demi-noyaux chacun d'un seul tenant avec la roue polaire 7, 8 comme dans les documents précités et mieux visible à la figure 15. Ainsi la périphérie externe des dents 9 et l'alésage interne des roues polaires et du moyeu sont usinées par avance.

Les dents 9 et les saillies 19 des griffes 9, 19 sont modifiées car elles sont dépourvues de gorges ce qui simplifie la fabrication et réduit les coûts. Cela permet également de moins saturer le flux magnétique dans les saillies 19 du fait de l'absence de gorge. Comme visible dans les figures 3 et 5 il est prévu des éléments magnétiques d'extrémités 137, 138 comprenant des aimants permanents, par exemple en ferrite ou en terre rare. Les 15 aimants 137, 138 pourront être obtenus par moulage, notamment par frittage. Chaque aimants 137, 138 d'une même paire est implanté entre l'extrémité libre d'une dent 9 d'une des roues polaires 7, 8 et la face latérale, ici inclinée, de la saillie 19 adjacente de l'autre roue polaire 8, 7 comme visible à la figure 3 et représenté schématiquement à la figure 17. Les deux éléments magnétiques d'extrémité 137, 138 sont agencés pour former 20 globalement un V. Ils sont dans cette figure 3 inclinés circonférentiellement pour ce faire comme visible également à la figure 9. Bien entendu un élément magnétique d'extrémité 137, 138 peut comporter, comme décrit par exemple dans le document FR 2 895 165, un aimant permanent et une cale en matériau amagnétique pour des raisons de standardisation, un même aimant pouvant équipé des rotors 25 à griffes de taille différente ou à plus grand nombre de pôles. Les éléments magnétiques d'extrémités 137, 138 sont inclinés circonférentiellement, comme mieux visible dans les figures 3 et 17, pour venir à l'une de leurs extrémités au plus près de la face latérale inclinée de la saillie 19 concernée. La polarité magnétique de cette extrémité de l'élément 137, 138 est la même que celle de la saillie 19. La polarité magnétique de 30 l'autre extrémité de cet élément est la même que celle de l'extrémité libre de la dent 9 concernée. Les éléments magnétiques d'extrémités 137, 138 sont destinés à intervenir entre l'une des faces latérale d'une saillie 19 d'une griffe 9, 19 d'une des roues polaire et l'extrémité libre d'une dent 9 de l'autre roue polaire. Pour cette raison ces éléments magnétiques sont inclinés pour venir au plus près de la face latérale de la saillie 19 concernée de l'une des roues polaire 7,8 et au plus près de l'extrémité libre de la dent 9 associée de l'autre roue polaire 8, 7. Dans les figures les dents 9 de l'une des roues polaire 7, 8 sont configurées pour ne pas pénétrer dans l'intervalle présent entre deux saillies 19 de l'autre roue polaire 8, 7 de sorte que les éléments 137, 138 puisse avoir une longueur maximale. Les fuites magnétiques sont ainsi réduites de manière maximale. Ainsi la longueur axiale d'une dent 9 est inférieure ou égale à celle du noyau du rotor à griffes. Ces dents 9 sont moins sensibles à l'effet de la force centrifuge.

Les éléments magnétiques 137, 138 sont portés par un support annulaire 100 comme visible dans les figures 4 et 5. Le support 100 est avantageusement en matière amagnétique mauvais conducteur de flux magnétique, voir empêchant toute conduction du flux magnétique. Plus précisément le support 100 selon l'invention est de forme annulaire et comporte des bras 101 destinés à être intercalés chacun entre deux dents consécutives 9 d'un rotor à griffes 2 de machines électrique tournante et des zones de jonction 107, 108 reliant chacune deux bras 101 consécutifs et destinées chacune à être intercalée entre deux saillies consécutives 19 d'une même roue polaire 7, 8 du rotor à griffes 2. Certaines au moins des zones de jonction 107, 108 portent au moins un élément magnétique d'extrémité 137, 138 comprenant un aimant permanent, tel qu'un aimant permanent en ferrite ou en terre rare. Dans un mode de réalisation toutes les zones de jonction 107, 108 portent au moins un élément magnétique d'extrémité 137, 138 comme visible dans les figures 5 et 9. Toutes ces zones 107, 108 peuvent porter deux éléments magnétiques 137, 138 inclinés 25 circonféreniellement en sens inverse comme visible dans les figures 3, 5, 9 et 17. En variante ces éléments magnétiques 137, 138 sont confondus et forment un unique aimant en forme de V de manière décrite ci-après. Grâce à cette disposition on réduit au maximum les fuites magnétiques entre les saillies 19 et les extrémités libres des dents 9, le flux magnétique généré par les éléments 137, 138 30 s'opposant au passage du flux magnétique entre les extrémités des dents 9 et les saillies 19. Les dents 9 ne sont ainsi pas saturées au niveau de leur extrémité libre. En variante une partie seulement des zones 107, 108 porte au moins un élément magnétique d'extrémité 137, 138. Cela dépend des applications.

Dans un mode de réalisation comme visible dans les figures 5 et 11 certains au moins des bras 101 portent au moins un élément magnétique intermédiaire 38 destiné à être intercalés entre deux dents 9 consécutives, plus précisément entre deux faces latérales en vis-à-vis de 5 deux dents 9 consécutives. Ces éléments magnétiques intermédiaires 38 comprennent des aimants permanents, par exemple en ferrite ou en terre rare. Les aimants 38 pourront être obtenus par moulage, notamment par frittage. 10 Bien entendu un élément magnétique intermédiaire 38 peut comporter, comme décrit par exemple dans le document FR 2 895 165, un aimant permanent et une cale en matériau amagnétique pour des raisons de standardisation, un même aimant pouvant équiper des rotors à griffes de taille différente ou à plus grand nombre de pôles. Les bras 101 sont inclinés, deux bras consécutifs étant configurés pour recevoir une dent 9 15 de l'une des roues polaire 7, 8. Il est formé ainsi des V à fond plat pour réception, de préférence à coopération des formes, des dents 9 de forme trapézoïdale. Les V sont inclinés en sens inverse. Les faces latérales des dents pourront être inclinées de manière conventionnelle ou en variante être radiale. On notera que l'extrémité libre des dents 9 pourra être large. Pour plus de précision on se reportera par exemple au document EP 20 1 362 404. Les éléments intermédiaires 38 pourront donc être de forme parallélépipédique, ou en variante être allongé à faces latérales inclinées, comme visible à la figure 16, et donc de section globalement trapézoïdale pour épouser les faces latérales des dents 9 alors de section de forme globalement trapézoïdale. 25 En variante les dents 9 sont de largeur constante et les bras 101 sont parallèles. Tous les bras 101 peuvent porter un élément magnétique intermédiaire 38, qui en variante peut être fractionné en deux parties avec présence d'un jeu axiale. 30 Grâce à cette disposition on réduit au maximum les fuites magnétiques entre les dents 9 consécutives, le flux magnétique généré par les éléments 38 s'opposant au passage du flux magnétique entre les dents consécutives 9 en étant polarisés en conséquence, une face latérale de l'aimant 38 constituant un pôle Nord en vis-à-vis d'une dent 9 constituant un pôle Nord tandis que son autre face latérale constitue un pôle Sud en vis-à-vis de l'autre dent 9 constituant un pôle Sud. Les dents 9 ne sont ainsi pas saturées et présentent un volume maximal pour le passage du flux magnétique.

Un maximum de flux magnétique peut donc passer lorsque toutes les zones de jonctions 107, 108 sont dotées d'au moins un élément magnétique d'extrémité 137, 138. On augmente les performances de la machine grâce à l'absence des gorges des figures 1 et 2 permettant d'augmenter le passage du flux magnétique dans les griffes 9, 19 des roues polaires en matériau ferromagnétique ainsi que l'arbre 3, par exemple en acier plus dur que 10 les roues 7, 8. Bien entendu selon les applications, en variante certains des bras 101 ne portent pas un élément magnétique intermédiaire 38. Le nombre d'éléments magnétiques intermédiaires et/ou d'éléments magnétiques 15 d'extrémités peut donc être égal ou inférieur au nombre de pôles du rotor à griffes dans cet exemple 16 pôles. Ainsi on peut adapter à volonté la puissance de la machine en jouant sur le nombre d'aimants 137, 138, 38. On peut également jouer sur la nature des aimants. Par exemple les aimants 137, 138 pourront comporter des aimants en terre rare et les éléments 38 des aimants 20 en ferrite et vice versa. Pour des raisons économiques les aimants 137, 138 et 38 pourront être tous en ferrite. Avantageusement le support 100 est configuré pour venir au plus près de la face externe des dents 9, comme mieux visible dans les figures 4, 12 et 13, afin de réduire les bruits. Ce 25 support 100 est également configuré pour coopérer avec la périphérie interne des dents 9 et ménager ainsi les aimants permanents des éléments magnétiques 137, 138, 38. Le support 100 est intercalé entre les dents 9. Dans un mode de réalisation les éléments magnétiques d'extrémités et/ou intermédiaires sont fixés par collage sur le support. 30 Dans un autre mode de réalisation le support est surmoulé sur les éléments magnétiques. Les éléments magnétiques sont ainsi maintenus en place. Ils sont ménagés du fait qu'ils sont maintenus en place par le support lui-même maintenu par les dents de sorte que les aimants sont protégés à l'encontre de la force centrifuge.

Dans tous les cas on obtient un ensemble support 100-éléments 137, 138, 38 manipulable et transportable. On peut aimanter les éléments 137, 138, 38 avant leur montage dans le support ou après leur montage dans le support.

Bien entendu on peut fixer les roues polaires et le moyeu intercalaire entre les roues polaire par emmanchement à forces de l'arbre de rotor dans les alésages centraux des roues polaires et du moyeu. En effet on peut usiner après montage du support la face externe des dents car les copeaux d'usinage ne risque pas d'endommager le bobinage d'excitation protégé par le support, ledit bobinage étant intercalé radialement entre la périphérie interne du support et la périphérie externe du moyeu. Ainsi en variante le noyau pourra être monobloc comme décrit dans le document WO 02/0937 717. Grâce à l'invention un grand nombre de possibilités de montage, d'ajustement de la puissance et des performances de la machine électrique tournante sont possibles.

Le support 100 permet de simplifier les pétales de la figure 1 car il est configuré pour coopérer avec la face interne des dents de manière décrite ci-après de sorte qu'il n'y a pas d'interférence avec les pétales. On diminue les bruits car le support bouche les espaces entre les griffes 9, 19 consécutives en étant implanté au plus près de la périphérie externe des dents 9. On peut également 20 raccourcir les pétales. Premier mode de réalisation Dans le mode de réalisation des figures 3 à 11 le support annulaire 100 est en matière 25 moulable, par exemple en matière plastique ou en Aluminium, et est de forme creuse pour logements des éléments magnétiques 137, 138, 38 précités. Ces éléments 137, 138, 38 sont fixés dans ce mode de réalisation par collage dans le support 100. Pour ce faire le support 100 comporte une paroi externe 200 et une paroi interne 201 comme visible dans les figures 9 et 11. Ces parois externe et interne constituent dans ce mode de 30 réalisation les faces externe et interne des bras 101et des zones de jonction 107, 108. La face externe de la paroi 200 du support 100 est configurée pour venir au plus près de la face externe des dents 9.

Les bras 101 du support 100 comportent ainsi une face externe et une face interne. Des colonnettes 105 s'étendent entre la face externe et la face interne d'un bras 101 pour logement d'au moins un élément magnétiques intermédiaire 38. Les zones de jonction 107, 108 présentent dans ce mode de réalisation deux cavités 104 5 ouvertes vers l'extérieur pour logement de deux éléments 137, 138. Les deux cavités 104 sont délimitées par une paroi radiale 106 (figue 9) s'étendant de la face externe à la face interne d'une zone 107, 108. La paroi externe 200 est intérieurement localement inclinée pour inclinaison des éléments respectivement 137 et 138 dont les extrémités sont arrondies au niveau de la paroi radiale 106 pour ne pas endommager celle-ci. La paroi interne 201 des 10 zones de jonction 107, 108 est épaissie pour former un triangle dont le sommet se raccorde à la paroi 106 comme visible à la figure 9. Les cavités débouchent également au niveau des bras 101. Les faces externe et interne des zones de jonction 107, 108 se raccordent respectivement aux faces externe et interne des bras 101. Au niveau des bras 101 il est prévu de manière précitée des colonnettes d'extrémité 105 pour 15 retenir axialement les éléments magnétiques 38 ainsi que les éléments 137, 138 au moins dans un sens. Les colonnettes 105 s'étendent entre la paroi externe 200 et la paroi interne 201 du support 100 (figures 5 à 7). Ces colonnettes 105 sont écartées pour retenir les éléments magnétiques intermédiaires 38 dans les deux sens. Ainsi la distance entre deux colonnettes 105 est fonction de la longueur 20 d'un aimant 38. Le support 100 est donc de forme creuse et comporte des logements pour les éléments magnétiques intermédiaires 38. Le nombre de colonnettes 105 que comporte chaque bras 101 dépend des applications et notamment de la longueur de l'élément intermédiaire 38. Dans ce mode de réalisation il est prévu deux colonnettes par bras 101 En variante le nombre de colonnettes 105 est supérieur à deux notamment lorsqu'en variante 25 deux éléments intermédiaires 38 sont logés dans un bras 101. La paroi interne 201 du support 100 est prolongé circonférentiellement en 102 pour coopérer via sa face externe avec la face interne de la dent 9 concernée reçue entre deux bras consécutif 101. Les prolongements 102 de deux bras consécutifs 101 se rejoignent au niveau de la zone 107, 108 associée pour forment un pont destiné à coopérer avec la face interne de 30 l'extrémité libre de la dent 9 concernée comme visible en 102 dans les figures 5 à 8 et 11 ainsi que dans la figure 15. Une liaison par coopération de formes est ainsi réalisée avec la face interne des dents 9 pour retenir radialement le support 100 retenu axialement par le fond en forme de V des bras 101.

Les pétales de la figure 1 sont simplifiés car la paroi interne 201 du support 100, via les prolongements 102, remplace localement les pétales de la figure 1 pour protéger le bobinage d'excitation. Les éléments 137, 138, 38 ne risquent pas d'être éjectés lorsque l'on rapproche une des roues polaires de l'autre équipée du support 100.

La paroi interne 201 du support 100 présente intérieurement localement deux creusures 103 pour passage des extrémités du bobinage d'excitation reliées au collecteur et protéger celles-ci de sorte que le support à une fonction supplémentaire. Le support pourra être en aluminium. Dans ce mode de réalisation le support est en matière plastique telle que du PA 6.6 chargé 10 par des fibres de verre ou des fibres de carbone. Dans les deux cas le support est en matériau amagnétique. Grâce aux colonnettes 105 un flux d'air peut traverser intérieurement le support 100. Dans ce mode de réalisation les éléments magnétiques intermédiaires 38 et d'extrémités 137, 138 sont fixés par collage au support 100. Par exemple de la colle est interposée entre la face 15 externe des éléments 38 et la périphérie interne de la paroi externe 200 du support. De la colle pourra être interposée entre la face supérieure des éléments 137, 138 et la périphérie interne de la paroi externe des cavités 104. Bien entendu en variante certaines au moins des zones de jonction pourront porter un unique élément 137, 138. 20 Deuxième mode de réalisation Ce mode diffère du premier mode par la présence de pales de ventilation 207, 208 s'étendant 25 en saillie vers l'extérieur à partir des zones de jonction 107, 108. Ces pales traversent l'espace entre deux saillies consécutives 19. Elles prolongent la paroi radiale 106 de séparation des cavités 104. Toutes les zones 107, 108 sont dotées dans un mode de réalisation de pales respectivement 207, 208. 30 En variante, par exemple, seules les zones 107 sont pourvues de pales et la roue polaire arrière 8 porte un ventilateur 24. L'inverse est possible. Les deux roues polaires 107, 108 peuvent porter chacune un ventilateur et l'une au moins des séries de zones de jonction des pales 207, 208. Toutes les combinaisons sont possibles.

Autres formes de réalisations Le nombre de bras 101 du support 100 dépend du nombre de pôles du rotor à griffes. Ce 5 nombre de pôles est au moins égal à deux. Par exemple, le rotor à griffes pourra comporter 12, 14 ou 16 pôles, chaque roue polaire comportant alors 6, 7 ou 8 griffes. En variante ce nombre est supérieur à 16 dans le cadre d'un rotor à griffes de grande taille. Les dents 9 pourront être de largeur constante de sorte que les bras du support seront parallèles. La périphérie externe de ces dents 9 pourra être lisse. Les saillies 19 pourront être 10 dépourvues de chanfrein anti- bruit du fait de la présence du support 100. Bien entendu l'extrémité libre d'une dent 9 de l'une des roues polaires 8, 9 pourra être prolongée pour pénétrer faiblement dans l'intervalle associé entre deux saillies 19 de l'autre roue polaire de sorte que les dents 9 ont globalement une longueur égale à celle du noyau du rotor à griffes. En variante les dents sont axialement plus courtes. 15 Le support 100 pourra être en inox. Dans ce cas les parois externe et interne du support seront reliées par soudage. Les éléments 137, 138, 38 pourront être solidaires du support 100 par surmoulage. Les éléments magnétiques intermédiaires 38 pourront être de forme parallélépipédique comme visible dans les figures 5 et 11. Dans ce cas les faces latérales des éléments 38 sont parallèles. 20 En variante comme visible à la figure 16 les éléments magnétiques intermédiaires 38 pourront avoir une section globalement de forme trapézoïdale à faces latérales inclinées pour coopérer avec les faces latérales inclinées en direction de l'axe X-X de deux dents 9 consécutives. On obtient ainsi une meilleure résistance à la force centrifuge. En variante, comme représenté schématiquement à la figure 17, les trois éléments 25 magnétiques 137, 38, 138, qui sont entourés à la figure 17, pourront être en une seule partie avec des vecteurs de magnétisation représenté par des flèches, la magnétisation de l'éléments 137, 138 concerné étant telle qu'elle est dirigée dans l'intervalle entre deux saillies consécutives 19 de l'une des roues polaires, tandis que la magnétisation de l'autre élément 137, 138 est telle qu'elle est dirigée vers l'extrémité libre de la dent 9 concernée. 30 Les éléments 137, 138 peuvent être réalisés en une seule partie et former ainsi de manière précitée une configuration en V. Dans ce cas comme montré dans le rectangle en pointillés de la figure 17, les deux vecteurs de magnétisation sont symétriques par rapport à l'axe passant par le milieu de la dent 9.

Les aimants des éléments magnétiques 137, 38, 138 de la figure 17 pourront être réalisés par frittage. Applications La machine électrique tournante à rotor à griffes pourra être équipée d'un pont redresseur de courant alternatif en courant continu comme décrit dans les documents EP 0 515 259, WO 02/93717, WO 2008/031995 et WO 2011/058254. Elle consistera alors en un alternateur par exemple de véhicule automobile à ventilation interne.

La machine électrique tournante à rotor à griffes selon l'invention pourra être dotée d'un onduleur comme décrit par exemple dans le document FR 2 745 444. Dans ce cas elle pourra consister en un alterno-démarreur comme décrit dans le document WO 01/69762 et comme visible partiellement à la figure 15. Dans cette figure le corps du stator 4 porte un bobinage à segments conducteurs par exemple en forme de U comme décrit dans le document EP 0 881 752 auquel on se reportera. Le bobinage du stator pourra comporter 7 phases à raison de deux conducteurs par encoche du corps du stator. En variante le bobinage du stator est à fil continus. En variante cet alterno-démarreur appartient à un prolongateur d'autonomie d'un véhicule 20 électrique, ledit alterno-démarreur étant entraîné par un moteur thermique pour recharger les batteries du véhicule électrique. Le rotor à griffes pourra appartenir à un alternateur ou à un alterno-démarreur de véhicule automobile dont le carter est refroidit par circulation de fluide, tel que le liquide de refroidissement d'un véhicule automobile. Dans ce cas le rotor à griffes pourra être dépourvu 25 de pales. Le rotor à griffes pourra comporter comporte un bobinage d'excitation alimenté électriquement via un générateur de courant à stator inducteur et rotor induit ; La machine électrique tournante pourra comporter, comme décrit par exemple dans le document FR 2 857 517, un arbre de rotor portant deux rotors à griffes dont l'un au moins 30 est équipé du support à éléments magnétiques selon l'invention.

Le stator de la machine électrique tournante pourra comporter, de manière connue, un corps de stator doté de dents notamment pour montage de bobines concentriques. Le nombre de phases de la machine pourra varier de 3 à 7.5

Claims (23)

1. REVENDICATIONS1. Support (100) de forme annulaire et comportant des bras (101) destinés à être intercalés chacun entre deux dents consécutives (9) d'un rotor à griffes (2) de machines électrique tournante et des zones de jonction (107, 108) reliant chacune deux bras consécutifs (101), lesdites zones de jonction étant destinées chacune à être intercalée entre deux saillie consécutives (19) d'une même roue polaire (7,8) du rotor à griffes (2), dans lequel certaines au moins des zones de jonction (107,108) portent au moins un élément magnétique d'extrémité (137, 138) comprenant un aimant permanent, tel qu'un aimant permanent en ferrite ou en terre rare.
2. 2. Support (100) selon la revendication 1, dans lequel les éléments magnétiques d'extrémités (137, 138) sont destinés à intervenir entre l'une des faces latérale d'une saillie (19) d'une griffe (9, 19) d'une des roues polaire (7,8) et l'extrémité libre d'une dent (9) de l'autre roue polaire (8, 7).
3. 3. Support (100) selon les revendications 1 ou 2, dans lequel les éléments magnétiques d'extrémités (137, 138) sont inclinés.
4. 4. Support (100) selon la revendication 3, dans lequel certaines au moins des zones de jonction (107,108) portent une paire d'éléments magnétiques d'extrémité (137, 138) et dans lequel les deux éléments magnétiques d'extrémité (137, 138) de la paire sont agencés dans le support pour former globalement un V.
5. 5. Support (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel certaines au moins des zones de jonction (107,108) portent une paire d'éléments magnétiques d'extrémité (137, 138), dans lequel les directions d'aimantation de chacun des deux éléments magnétiques d'extrémité (137, 138) de la paire sont agencés dans le support pour former globalement un V.
6. 6. Support (100) selon la revendication 5, dans lequel les éléments magnétiques d'extrémités (137, 138) s'étendent dans le plan perpendiculaire à l'axe du rotor.
7. 7. Support (100) selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel les zones de jonction (107, 108) comportent des cavités (104) débouchantes vers l'extérieur destinées à recevoir deux éléments magnétiques d'extrémité (137, 138).
8. 8. Support (100) selon l'une quelconques des revendications 1 à 3, dans lequel certaines au moins des zones de jonction (107, 108) portent un élément magnétique d'extrémité en forme de V.
9. 9. Support (100) selon l'une quelconques des revendications précédentes, dans lequel certains au moins des bras (101) portent au moins un élément magnétique intermédiaire (38) comprenant un aimants permanent, tel qu'un aimant en ferrite ou en terre rare.
10. 10. Support (100) selon la revendication 9, dans lequel le support (100) comporte des logements pour les éléments magnétiques intermédiaires (38).
11. 11. Support (100) selon les revendications 9 ou 10, dans lequel les éléments magnétiques intermédiaires (38) ont une section globalement de forme trapézoïdale.
12. 12. Support (100) selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel les bras (101) du support (100) comportent une face externe et une face interne et dans lequel des colonnettes (105) s'étendent entre la face externe et la face interne d'un bras (101) pour logement d'au moins un élément magnétique intermédiaire (38).
13. 13. Support (100) selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel les éléments magnétiques d'extrémités (137, 138) et les éléments magnétiques intermédiaires (38) sont fixés par collage dans le support (100) de forme creuse.
14. 14. Support (100) selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, les éléments intermédiaires (38) et les éléments magnétiques d'extrémités (137, 138) sont formés sur chaque demi-pôle du rotor de machine électrique d'une seule pièce magnétique de sorte que le support comprend autant de pièces magnétiques que de demi-pôles du rotor.
15. 15. Support (100) selon l'une des revendications 9 à 13, dans lequel les éléments magnétiques d'extrémités et les éléments magnétiques intermédiaires (38, 137, 138) sontformés par une seule pièce magnétique sur tout le pourtour du rotor de machine électrique.
16. 16. Support (100) selon l'une quelconques des revendications précédentes, dans lequel le support (100) est configuré pour coopérer avec la face interne des dents (9).
17. 17. Support (100) selon la revendication précédente comportant une paroi interne (201), ladite paroi interne (201) porte un voile (102) pour coopération de formes avec la face interne des dents (9).
18. 18. Support (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant une paroi interne (201), ladite paroi interne (201) comporte deux creusures (103) destinées au passage des extrémités du bobinage d'excitation du rotor à griffes.
19. 19. Support (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel certaines au moins des zones de jonction (107,108) portent des pales (207, 208) dirigées vers l'extérieur et destinées à traverser l'espace entre deux saillies (19) consécutives d'une même roue polaire (7, 8) du rotor à griffes (2).
20. 20. Support (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matière du support est moulable et amagnétique.
21. 21. Support (100) selon la revendication précédente, dans lequel la matière du support est de la matière plastique, telle que du PA 6.6 chargée de fibres.
22. 22. Rotor à griffes (2) équipé d'un support selon l'une quelconque des revendications précédentes.
23. 23. Rotor à griffes (2) selon la revendication précédente appartenant à un alternateur ou un alterno-démarreur.