FR3104335A1 - Roue polaire pour rotor de machine électrique tournante - Google Patents

Abstract

La présente invention propose une roue polaire pour rotor de machine électrique tournante comportant un plateau (32) s’étendant globalement dans une direction transversale par rapport à un axe (Y) de la roue polaire (31) et une pluralité de griffes (33) s’étendant chacune à partir d’une extrémité du plateau dans une direction globalement axiale par rapport audit axe (Y). Au moins une portion du plateau, dite portion centrale (47), présente une épaisseur (E), prise dans une direction axiale, qui varie. Figure pour l’abrégé : Figure 2

Description

Roue polaire pour rotor de machine électrique tournante

L’invention concerne notamment une roue polaire pour rotor de machine électrique tournante.

L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des machines électriques tournantes telles que les alternateurs, les alterno-démarreurs ou encore les machines réversibles ou les moteurs électriques. On rappelle qu’une machine réversible est une machine électrique tournante apte à travailler de manière réversible, d’une part, comme générateur électrique en fonction alternateur et, d’autre part, comme moteur électrique par exemple pour démarrer le moteur thermique du véhicule automobile.

Une machine électrique tournante comprend un rotor mobile en rotation autour d’un axe et un stator fixe. En mode alternateur, lorsque le rotor est en rotation, il induit un champ magnétique au stator qui le transforme en courant électrique afin d’alimenter les consommateurs électriques du véhicule et de recharger la batterie. En mode moteur, le stator est alimenté électriquement et induit un champ magnétique entraînant le rotor en rotation par exemple pour démarrer le moteur thermique.

Une des méthodes permettant d’améliorer les performances de la machine électrique tournante, consiste à optimiser le dimensionnement et la forme des roues polaires. Pour cela, il est courant d’essayer de diminuer la largeur de l’entrefer séparant le rotor et le stator dans une direction radiale. En effet, plus l’entrefer est faible et plus le flux magnétique est transmis efficacement entre le rotor et le stator et ainsi plus le débit de courant électrique ou le couple mécanique fournit par la machine électrique tournante est élevé.

Une première solution pour diminuer la largeur de l’entrefer consiste à améliorer la précision du procédé de fabrication des roues polaires et notamment des griffes. Par exemple, les griffes, en particulier la surface externe des griffes, peuvent être usinées pour diminuer les tolérances de fabrication et ainsi pouvoir rapprocher le rotor du stator sans engendrer des risques de contact entre lesdits éléments. Cependant, le procédé de fabrication par usinage d’une roue polaire est cher et nécessite d’adapter plusieurs outillages de la chaine de production de la roue polaire.

Une deuxième solution pour diminuer la largeur de l’entrefer consiste à optimiser la forme de la griffe pour contrer l’effet de centrifugation de ladite griffe lors de la rotation du rotor. En effet, lorsque le rotor atteint une vitesse élevée de rotation, l’extrémité de la griffe est déformée vers l’extérieur ce qui peut engendrer un contact entre le rotor et le stator si l’entrefer est trop faible et pourrait détériorer la machine électrique tournante. Pour ce faire, il est connu d’augmenter l’épaisseur de la griffe pour la rendre plus résistance à la force de centrifugation ou d’avoir une griffe inclinée vers l’intérieur c’est-à-dire vers l’axe de la roue polaire, lorsque la roue polaire n’est pas en rotation, pour éloigner l’extrémité de la griffe du stator. Cependant ces solutions diminuent fortement l’espace disponible pour la bobine rotorique et atténuent donc l’augmentation du rendement de la machine électrique attendu. Il est également possible d’ajouter un élément annulaire venant maintenir les extrémités des griffes pour éviter leur déformation. Cependant, cette solution nécessite une pièce supplémentaire réalisée en matériau amagnétique et est donc chère à mettre en place.

La présente invention vise à permettre d’éviter les inconvénients de l’art antérieur. En particulier, la présente invention vise à améliorer les performances de la machine électrique tournante sans pour autant augmenter son coût de fabrication.

A cet effet, la présente invention a donc pour objet une roue polaire pour rotor de machine électrique tournante comportant un plateau s’étendant globalement dans une direction transversale par rapport à un axe de la roue polaire et une pluralité de griffes s’étendant chacune à partir d’une extrémité du plateau dans une direction globalement axiale par rapport audit axe. Selon la présente invention, au moins une portion du plateau, dite portion centrale, présente une épaisseur, prise dans une direction axiale, qui varie. On entend par épaisseur qui varie, le fait que l’épaisseur du plateau n’est pas constante.

Il a été constaté par les inventeurs que la portion à la base de la griffe, c’est-à-dire la portion de la griffe adjacente au plateau, est saturée et forme une zone d’étranglement diminuant le débit de flux magnétique transféré entre le rotor et le stator. Le fait que le plateau présente différentes épaisseurs permet d’optimiser la forme du plateau pour pouvoir à la fois éviter de créer cette zone de saturation du flux magnétique à la base des griffes et éviter de diminuer de manière trop importante la place de la bobine rotorique. En effet, une simple augmentation de l’épaisseur du plateau reviendrait soit à augmenter l’encombrement de la roue polaire soit à diminuer l’espace disponible pour la bobine rotorique ce qui limite les performances de la machine. On obtient ainsi une roue polaire à meilleur rendement sans que l’entrefer entre le rotor et le stator ne soit diminué.

Selon une réalisation, une première épaisseur de la portion centrale mesurée au niveau d’un premier point est inférieure à une deuxième épaisseur de ladite portion centrale mesurée au niveau d’un deuxième point, ledit deuxième point étant plus éloigné de l’axe de la roue polaire que le premier point. Ainsi, l’épaisseur de la portion centrale varie en augmentant dans une direction radiale vers l’extérieur.

Selon une réalisation, la portion centrale du plateau présente une première surface s’étendant globalement de manière inclinée par rapport à une direction radiale. Cette inclinaison permet de faire varier l’épaisseur du plateau de manière simple. De plus, cela permet d’augmenter progressivement l’épaisseur du plateau. Alternativement, la première surface pourrait présenter une forme d’escalier pour faire varier l’épaisseur du plateau.

Selon une réalisation, la première surface s’étend suivant un plan incliné de sorte à ce que l’épaisseur de la portion centrale du plateau varie de manière sensiblement linéaire. Ainsi, l’intersection entre la première surface et un plan comprenant l’axe de la roue polaire est un segment. Cela permet de simplifier la fabrication de la roue polaire. Alternativement, l’intersection entre la première surface et un plan comprenant l’axe de la roue polaire pourrait former une courbure.

Selon une réalisation, la première surface est agencée dans une surface inférieure dudit plateau, la surface inférieure étant une surface qui s’étend radialement et qui est orientée axialement dans la direction d’extension des griffes. Cela permet d’augmenter l’épaisseur du plateau dans une zone de la roue polaire s’étendant dans un même plan radial que le corps de stator. La quantité de flux transmis entre le rotor et le stator est donc amélioré. Ainsi les performances de la machine sont augmentées.

Selon une réalisation, un angle d’inclinaison entre la direction radiale par rapport à l’axe de la roue polaire et la direction d’inclinaison de la première surface de la portion centrale est compris entre 20° et 40° et est notamment de l’ordre de 30°. Cette plage d’inclinaison permet d’optimiser la forme du plateau pour à la fois éviter que le flux magnétique ne soit saturé au niveau de la base de la griffe et éviter que l’espace disponible pour la bobine rotorique ne soit trop diminué. La griffe s’étend dans une direction axiale à partir du plateau, la base de la griffe étant la portion de la griffe adjacente au plateau.

Selon une réalisation, la portion centrale est agencée de manière adjacente à au moins une griffe.

Selon une réalisation, la roue polaire comporte, en outre, un noyau s’étendant globalement axialement dans la même direction que la pluralité de griffes, la portion centrale s’étendant radialement entre ledit noyau et au moins une griffe.

Selon une réalisation, la portion centrale est agencée de manière adjacente au noyau. Par exemple, la première surface du plateau de la portion centrale du plateau s’étend du noyau jusqu’à la pluralité de griffe.

Selon une réalisation, le plateau présente au moins une portion plane dont la première surface s’étend dans un plan radial et agencée de manière adjacente circonférentiellement à la portion centrale. Ainsi, dans cette portion plane, l’épaisseur du plateau est constante. La portion plane permet de faciliter le passage d’un fil de connexion de la bobine rotorique vers le collecteur afin d’alimenter ladite bobine. Cette portion plane peut également permettre d’indexer la bobine par rapport à la roue polaire. Alternativement, la portion centrale peut s’étendre sur toute la circonférence du plateau.

Selon une réalisation, au moins une griffe présente une surface externe comprenant un segment décroissant, ledit segment décroissant étant configuré de manière à ce qu’un rayon entre ladite surface externe et l’axe de la roue polaire décroisse, lorsque l’on se déplace, le long dudit segment décroissant, vers l’extrémité libre de la griffe. En d’autres termes, la surface externe de la griffe ne s’étend pas parallèlement à l’axe de la roue polaire mais vers ledit axe lorsque l’on se dirige vers l’extrémité libre de la griffe. Ainsi, le diamètre externe de la roue polaire n’est pas constant dans une direction axiale. En particulier, la largeur, dans une direction radiale, de l’entrefer augmente lorsque l’on se déplace, axialement, vers l’extrémité libre de la griffe.

Le fait que la largeur de l’entrefer augmente lorsque l’on se déplace vers l’extrémité libre de la griffe, permet d’obtenir une largeur d’entrefer qui soit à la fois relativement faible au niveau de la portion de la griffe où le passage du flux magnétique du rotor vers le stator est le plus important, c’est-à-dire pour la portion formant la base de la griffe proche du plateau et relativement grande au niveau de l’extrémité libre de la griffe qui est la zone la plus sensible à la tenue en centrifugation mécanique lors de la rotation de la roue polaire. En effet, en agissant notamment sur la partie de la griffe comprenant l’extrémité libre, les contraintes mécaniques sur la centrifugation globale de la griffe sont réduites. Cela permet donc de diminuer la valeur minimale de largeur d’entrefer tout en gardant une largeur d’entrefer, au niveau de l’extrémité libre de la griffe, acceptable pour éviter tout contact entre le rotor et le stator, lorsque le rotor est en rotation.

Une roue polaire présentant à la fois une portion centrale telle que précédemment décrite et une surface externe de la griffe telle que précédemment décrite est donc optimisée pour améliorer les performances de la machine électrique tournante.

La présente invention a également pour objet un rotor comprenant au moins une roue polaire telle que précédemment décrite.

Selon une réalisation, le rotor comporte une bobine rotorique enroulée autour d’au moins une portion de la roue polaire, ladite bobine étant enroulée de manière à présenter une section dans un plan axial de forme globalement trapézoïdale suivant l’inclinaison de la portion centrale du plateau de la roue polaire.

Selon une réalisation, le rotor comporte, en outre, un isolant de bobine agencé entre la roue polaire et ladite bobine, l’isolant de bobine présentant une paroi latérale en contact avec le plateau de la roue polaire qui s’étend dans la même direction que celle de la portion centrale du plateau.

Enfin, la présente invention a également pour objet une machine électrique tournante comprenant un rotor tel que précédemment décrit. La machine électrique tournante peut, avantageusement, former un alternateur, un alterno-démarreur, une machine réversible ou un moteur électrique.

La présente invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de l’invention et de l’examen des dessins annexés.

La représente, schématiquement et partiellement, une vue en coupe d’une machine électrique tournante selon un exemple de mise en œuvre de l’invention.

La représente, schématiquement, une vue en coupe partielle de la machine de la figure 1.

La représente, schématiquement et partiellement, une vue en coupe d’une roue polaire et d’un corps de stator selon une alternative de l’exemple de la figure 1.

Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d’une figure à l’autre. On notera également que les différentes figures ne sont pas nécessairement à la même échelle. De plus, les exemples de réalisation qui sont décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites.

La figure 1 représente un exemple de machine électrique tournante 10 compacte et polyphasée, notamment pour véhicule automobile. Cette machine 10 transforme de l’énergie mécanique en énergie électrique, en mode alternateur, et peut fonctionner en mode moteur pour transformer de l’énergie électrique en énergie mécanique. Cette machine électrique tournante 10 est, par exemple, un alternateur, un alterno-démarreur, une machine réversible ou un moteur électrique.

Dans cet exemple, la machine 10 comporte un boitier 11. A l'intérieur de ce boitier 11, elle comporte, en outre, un arbre 13, un rotor 12 solidaire en rotation de l’arbre 13 et un stator 15 entourant le rotor 12. Le mouvement de rotation du rotor 12 se fait autour d’un axe X. Dans la suite de la description, la direction axiale correspond à l'axe X, traversant en son centre l’arbre 13, alors que les orientations radiales correspondent à des plans concourants, et notamment perpendiculaires, à l'axe X. Pour les directions radiales, la dénomination intérieure correspondant à un élément orienté vers l’axe, ou plus proche de l’axe par rapport à un second élément, la dénomination extérieure désignant un éloignement de l’axe. Dans l’ensemble de la description et dans les revendications, on entend par « sensiblement radial » une direction formant un angle compris entre 85° et 95° par rapport à l’axe X. De même, on entend par « sensiblement axial » une direction formant un angle compris entre 0° et 5° par rapport à l’axe X.

Dans cet exemple, le boitier 11 comporte un flasque avant 16 et un flasque arrière 17 qui sont assemblés ensemble. Ces flasques 16, 17 sont de forme creuse et portent, chacun, centralement un palier accouplé à un roulement à billes 18, 19 respectif pour le montage à rotation de l'arbre 13. En outre, le boitier 11 comporte des moyens de fixation 14 permettant le montage de la machine électrique tournante 10 dans le véhicule.

Un organe d’entraînement tel qu’une poulie 20 peut être fixé sur une extrémité avant de l’arbre 13. Cet organe permet de transmettre le mouvement de rotation à l’arbre ou à l’arbre de transmettre son mouvement de rotation à la courroie. Dans la suite de la description, les dénominations avant/arrière se réfèrent à cet organe. Ainsi une face avant est une face orientée en direction de l’organe alors qu’une face arrière est une face orientée en direction opposée dudit organe.

L’extrémité arrière de l’arbre 13 porte, ici, des bagues collectrices 21 appartenant à un collecteur 22. Des balais 23 appartenant à un porte-balais 24 sont disposés de façon à frotter sur les bagues collectrices 21. Le porte-balais 24 est relié à un régulateur de tension (non représenté).

Le flasque avant 16 et le flasque arrière 17 peuvent comporter des ouvertures sensiblement latérales pour le passage d’un flux d’air en vue de permettre le refroidissement de la machine 10 par circulation d'air engendrée par la rotation d’un ventilateur avant 25 agencé sur une face axiale avant du rotor 12 et d’un ventilateur arrière 26 agencé sur une face axiale arrière dudit rotor.

Dans cet exemple de réalisation, le stator 15 comporte un corps 27 formé d'un paquet de tôles doté d'encoches, équipées d’isolant d’encoche pour le montage d’un bobinage électrique 28. Le bobinage traverse les encoches du corps 27 et forment un chignon avant 29 et un chignon arrière 30 de part et d'autre du corps du stator. Par ailleurs, le bobinage 28 est formé d’une ou plusieurs phases comportant au moins un conducteur électrique et étant reliées électriquement à un ensemble électronique 36.

L’ensemble électronique 36 qui est ici monté sur le boitier 11, comporte au moins un module électronique de puissance permettant de piloter au moins une phase du bobinage 28. Le module de puissance forme un pont redresseur de tension pour transformer la tension alternative générée en une tension continue et inversement.

Le rotor 12 est un rotor à griffe comportant deux roues polaires 31. Chaque roue polaire 31 est formée d’un plateau 32 d’orientation transversale et de forme globalement annulaire, d’une pluralité de griffes 33 formants des pôles magnétiques et d’un noyau 34 cylindrique. Les griffes 33 d’une roue polaire 31 sont, respectivement, dirigées axialement vers le plateau 32 de l'autre roue polaire, chaque griffe pénétrant dans l'espace existant entre deux griffes voisines de ladite autre roue polaire, de sorte que les griffes des deux roues polaires soient imbriquées. Le rotor comporte une bobine rotorique 35 enroulée autour du noyau 34 et un isolant de bobine 37 agencé entre ladite bobine et les roues polaires pour assurer l’isolation électrique. Par exemple, les bagues collectrices 21 appartenant au collecteur 22 sont reliées par des liaisons filaires à ladite bobine 35. Le rotor 12 peut ou non comporter des éléments magnétiques, tels que des aimants permanents, interposés entre deux griffes 33 adjacentes.

La figure 2 illustre plus précisément le forme des roues polaires 31. Chaque roue polaire présente un axe Y de rotation qui est avantageusement confondu avec l’axe X de rotation de la machine électrique tournante. La description qui va suivre est faite en référence à la griffe illustrée sur la figure 2, on comprendra que cette description s’applique à toutes les griffes d’une roue polaire. La griffe 33 présente une forme préférentiellement trapézoïdale. La griffe s’étend dans une direction sensiblement axiale à partir du plateau 32 et notamment à partir d’une portion externe du plateau. La griffe présente une base 38 formant la portion de la griffe adjacente au plateau et une extrémité libre 39 formant la portion de la griffe la plus éloignée axialement du plateau. La griffe 33 présente également une surface externe 40 s’étendant en regard du corps de stator 27 et une surface interne 41 opposée radialement à ladite surface externe 40. Lesdites surfaces externe 40 et interne 41 s’étendent sensiblement axialement entre le plateau 32 et l’extrémité libre 39 de ladite griffe.

Le noyau 34 forme un cylindre qui s’étend axialement à partir du plateau 32. Le noyau est dirigé axialement vers le plateau de l'autre roue polaire et s’étend donc sensiblement dans la même direction axiale que la direction axiale d’extension des griffes 33. Le noyau 34 est agencé centralement dans la roue polaire de sorte que les griffes entourent ledit noyau. Le noyau présente une surface externe, dite surface de bobinage 42, sur laquelle est bobinée la bobine rotorique 35.

Le plateau 32 présente une portion externe 43 à partir de laquelle s’étendent les griffes 33, une portion interne 44 à partir de laquelle s’étend le noyau 34 et une portion centrale 47 agencée radialement entre lesdites portions interne et externe. Ainsi, la portion centrale est, ici, adjacente aux griffes et au noyau.

La portion centrale 47 présente une épaisseur E, mesurée dans une direction axiale, qui n’est pas constante dans ladite portion centrale. Ainsi, l’épaisseur E du plateau 32 varie le long de la portion centrale.

Comme illustré dans l’exemple de la figure 2, l’épaisseur E de la portion centrale 47 varie de sorte que la largeur L de la base 38 de la griffe 33, mesurée dans une direction radiale, soit agrandie par rapport à si le plateau présentait une épaisseur classique constante. Cela permet d’éviter une saturation au niveau de la jonction entre le plateau 32 et la base de la griffe 38 qui limite le passage du flux magnétique.

La portion centrale 47 présente une première surface 45 s’étendant entre la surface de bobinage 42 et la surface interne 41 de la griffe 33 et une deuxième surface 46 s’étendant entre l’axe Y de la roue polaire et la surface externe 40 de la griffe. Dans l’exemple de réalisation illustré ici, la première surface 45 s’étend selon une direction inclinée par rapport à la direction radiale et également inclinée par rapport à la direction axiale. Plus précisément ici, la première surface 45 est inclinée de sorte qu’une épaisseur du plateau 32 prise au niveau de la portion externe 43 soit supérieure à une épaisseur du plateau 32 prise au niveau de la portion interne 44. La deuxième surface 46 de la portion centrale 47 s’étend, ici, dans une direction sensiblement radiale. De préférence, la roue polaire 31 présente un chanfrein 51 s’étendant entre la deuxième surface 46 et la surface externe 40 de la griffe 33. Le chanfrein permet notamment de diminuer le bruit magnétique de la roue polaire.

Par exemple, la première surface 45 présente une forme de segment de droite ainsi l’épaisseur de la portion centrale 47 du plateau varie de manière sensiblement linéaire.

Toujours par exemple, un angle d’inclinaison entre la direction radiale et la direction d’inclinaison de la première surface 45 de la portion centrale est compris entre 20° et 40° et en particulier égal à 30°.

Les griffes 33, le plateau 32 et le noyau 34 sont monoblocs et de préférence issu de matière ensemble par exemple par forgeage.

Les deux roues polaires 31 du rotor 12 sont agencées de manière inversées axialement l’une par rapport à l’autre de sorte que les surfaces d’extrémité axiale 48 des noyaux 34 de chacune des roues polaires soient en contact l’une avec l’autre. Ainsi, les deux surfaces de bobinage 42 des noyaux 34 forment une seule surface cylindrique autour de laquelle est enroulée la bobine 35.

La bobine 35 comporte au moins un conducteur électrique 52 qui est enroulé sur la surface de bobinage 42 en formant plusieurs couches radiales, chaque couche comprenant plusieurs tours dudit conducteur autour de ladite surface 42. Par exemple, les couches peuvent présenter respectivement des nombres de tours différents. Dans l’exemple illustré sur la figure 2, la bobine 35 est enroulée de sorte à ce que sa section dans un plan axial présente une forme trapézoïdale. Plus précisément, la bobine présente deux sections de forme trapézoïdale dans un plan axial, lesdites sections étant symétriques par rapport à l’axe. Par exemple, la bobine est enroulée de sorte à suivre l’inclinaison de la première surface 45 du plateau 32 de la roue polaire associée et en particulier l’inclinaison des deux premières surfaces 45 des deux roues polaires 31. Plus précisément, la forme trapézoïdale est obtenue du fait qu’au moins une première couche de la bobine 35 présente un nombre de tours du conducteur 52 supérieur à un nombre de tours dudit conducteur 52 formant une deuxième couche adjacente dans une direction radialement externe.

La bobine 35 est de préférence enroulée sur l’isolant de bobine 37 avant l’assemblage du rotor 12, c’est-à-dire avant son montage sur la roue polaire 31. La bobine peut être enroulée en utilisant un conducteur 52 de type thermodur ou en injectant de la colle telle que du vernis lors de l’enroulement du conducteur 52. La bobine et son isolant 37 sont ensuite assemblé sur la roue polaire 31 par exemple par emmanchement.

Dans l’exemple décrit ici, le conducteur 52 présente une section ronde. De préférence, dans une deuxième couche, le conducteur 52 peut être agencé, par rapport à une direction axiale, entre deux tours dudit conducteur dans une première couche agencée de manière adjacente dans une direction radiale interne. Alternativement, le conducteur 52 présente une section rectangulaire.

Le portion centrale 47 du plateau 32 peut présenter une épaisseur E qui varie sur toute la circonférence de ladite portion 47.

Alternativement, le plateau 32 peut présenter au moins une, et de préférence deux, portion(s) plane (non représentées) agencées radialement entre la portion interne 44 et la portion externe 43 et circonférentiellement de manière adjacente à la portion centrale 47. Ces portions planes présentent chacune une première surface 45 d’extension plane. On entend par extension plane, que ces portions de surface s’étendent dans une direction sensiblement radiale et ainsi que l’épaisseur E du plateau le long des portions planes est constante. La portion centrale 47 présente alors une épaisseur E qui varie sur une portion seulement de la circonférence de ladite portion 47. Le ou les extrémité(s) du conducteur 52 de la bobine 35 peuvent être plus facilement connectée(s) au collecteur 22 et peuvent également servir d’indexage de ladite bobine 35 par rapport à la roue polaire 31 et donc au collecteur.

L’isolant de bobine 37, non illustré sur la figure 2 pour des raisons de simplification, est agencé entre ladite bobine 35 et les roues polaires 31. Plus précisément, l’isolant de bobine 37 présente un fond agencé entre la bobine 35 et les noyaux 34, deux parois latérales chacune agencée entre la bobine 35 et la première surface 45 de la portion centrale 47 et des pétales chacune agencée entre la bobine 35 et une surface interne 41 d’une des griffes 33. L’isolant de bobine 37 est de préférence monobloc et toutes ces parties sont issues de matière les unes avec les autres.

Les parois latérales de l’isolant de bobine 37 présentent, respectivement, la même inclinaison par rapport à une direction radiale que celle de la première surface 45 de la portion centrale 47 du plateau 32. Ainsi, les parois latérales s’étendent dans une direction inclinée par rapport à une direction radiale. L’inclinaison des parois latérales de l’isolant 37 est de préférence réalisée par pliage lors de l’assemblage de l’isolant sur la roue polaire 31.

Dans l’exemple de réalisation illustré sur la figure 3, la surface externe 40 de la griffe 33 présente un segment décroissant 49 agencé de manière à ce qu’un rayon entre ladite surface externe et l’axe de la roue polaire Y décroisse, lorsque l’on se déplace, le long dudit segment décroissant, vers l’extrémité libre 39 de la griffe. Par exemple, la distance entre l’axe Y et la surface externe 40 au niveau de l’extrémité libre 39 est inférieure à la distance entre l’axe Y et la surface externe 40 au niveau d’une extrémité du segment décroissant 49 opposée, axialement, à l’extrémité libre 39. Autrement dit, la largeur radiale de l’entrefer 50 augmente lorsque l’on se déplace d’une première extrémité du segment décroissant proche de la base de la griffe 38 à une deuxième extrémité dudit segment proche de l’extrémité libre 39 de la griffe. De préférence, la deuxième extrémité du segment décroissant 49 est confondue avec l’extrémité libre 39.

La surface interne 41 de la griffe 33 présente, ici, un segment configuré de manière à ce qu’un rayon entre la surface interne 41 et l’axe Y croisse, lorsque l’on se déplace, le long dudit segment, vers l’extrémité libre 39 de la griffe correspondante.

La surface externe 40 est ainsi plus éloignée du corps de stator 27 à l’extrémité libre 39 de la griffe qu’au niveau de la base 38 de la griffe. Ainsi, l’entrefer 50 entre le rotor 12 et le stator 15 peut être diminuer sans que la force de centrifugation ne viennent créer de contact entre l’extrémité de la griffe et le corps de stator.

Dans l’exemple illustré ici, le rayon de la surface externe 40 décroît, le long du segment décroissant 49, de manière sensiblement linéaire. De préférence, le rayon de la surface externe 40 décroît, le long du segment décroissant 49, suivant un angle inférieur ou égal à 20° par rapport à l’axe Y. Toujours de préférence, cet angle est supérieur à 1°. Le segment décroissant 49 peut s’étendre sur toute la surface externe 40 ou uniquement sur une portion de ladite surface, cette portion étant alors adjacente à l’extrémité libre 39 de la griffe.

Dans toute la description qui précède, il est entendu que la variation d’épaisseur du plateau est supérieure à une variation d’épaisseur créée par des rayons de courbure formés entre la base de la griffe et le plateau et/ou entre le noyau et le plateau. En effet, ces rayons de courbure sont liés au procédé de fabrication de la roue polaire, notamment par forgeage, qui ne permet pas d’avoir des angles vifs entre les parties de la roue polaire. L’augmentation d’épaisseur due au rayon de courbure ne permet en aucun cas d’améliorer la transmission du flux magnétique en dé-saturant la griffe.

La présente invention trouve des applications en particulier dans le domaine des rotors pour alternateur ou machine réversible mais elle pourrait également s’appliquer à tout type de machine tournante.

Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de la présente invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.

Claims (13)

1. Roue polaire pour rotor de machine électrique tournante comportant un plateau (32) s’étendant globalement dans une direction transversale par rapport à un axe (Y) de la roue polaire (31) et une pluralité de griffes (33) s’étendant chacune à partir d’une extrémité du plateau dans une direction globalement axiale par rapport audit axe (Y); la roue polaire (31) étant caractérisée en ce qu’au moins une portion du plateau, dite portion centrale (47), présente une épaisseur (E), prise dans une direction axiale, qui varie.
2. Roue polaire selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’une première épaisseur de la portion centrale (47) mesurée au niveau d’un premier point est inférieure à une deuxième épaisseur de ladite portion centrale (47) mesurée au niveau d’un deuxième point, ledit deuxième point étant plus éloigné de l’axe (Y) de la roue polaire que le premier point.
3. Roue polaire selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la portion centrale (47) du plateau présente une première surface (45) s’étendant globalement de manière inclinée par rapport à une direction radiale.
4. Roue polaire selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la première surface (45) s’étend suivant un plan incliné de sorte à ce que l’épaisseur (E) de la portion centrale (47) du plateau varie de manière sensiblement linéaire.
5. Roue polaire selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que la première surface (45) est agencé dans une surface inférieure dudit plateau (32), la surface inférieure étant une surface qui s’étend radialement et qui est orientée axialement dans la direction d’extension des griffes (33).
6. Roue polaire selon l’une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce qu’un angle d’inclinaison entre la direction radiale par rapport à l’axe (Y) de la roue polaire et la direction d’inclinaison de la première surface (45) de la portion centrale est compris entre 20° et 40° et est notamment de l’ordre de 30°.
7. Roue polaire selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la portion centrale (47) est agencée de manière adjacente à au moins une griffe (33).
8. Roue polaire selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte, en outre, un noyau (34) s’étendant globalement axialement dans la même direction que la pluralité de griffes (33), la portion centrale (47) s’étendant radialement entre ledit noyau et au moins une griffe.
9. Roue polaire selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’au moins une griffe (33) présente une surface externe (40) comprenant un segment décroissant (49), ledit segment décroissant étant configuré de manière à ce qu’un rayon entre ladite surface externe et l’axe (Y) de la roue polaire décroisse, lorsque l’on se déplace, le long dudit segment décroissant, vers l’extrémité libre (39) de la griffe.
10. Rotor pour une machine électrique tournante comprenant au moins une roue polaire (31) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
11. Rotor selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte une bobine (35) rotorique enroulée autour d’au moins une portion de la roue polaire (31), ladite bobine étant enroulée de manière à présenter une section dans un plan axial de forme globalement trapézoïdale suivant l’inclinaison de la portion centrale (47) du plateau (32) de la roue polaire.
12. Rotor selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte, en outre, un isolant de bobine (37) agencé entre la roue polaire (31) et ladite bobine (35), l’isolant de bobine présentant une paroi latérale en contact avec le plateau (32) de la roue polaire qui s’étend dans la même direction que celle de la portion centrale (47) du plateau.
13. Machine électrique tournante comprenant un rotor (12) selon la revendication précédente.