FR3141015A1 - Flasque de rotor de machine électrique - Google Patents
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Abstract
Flasque de rotor de machine électrique Flasque (10) de rotor de machine électrique tournante autour d'un axe de rotation X, le flasque comportant une face intérieure (12) tournée vers une masse rotorique (4) du rotor, une face extérieure (11) opposée à la face intérieure, une tranche (14) radialement extérieure s'étendant entre la face intérieure et la face extérieure, et un alésage central, le flasque comportant : - au moins deux cavités (15) ménagées sur la face extérieure du flasque et réparties circonférentiellement autour de l’alésage central, chaque cavité étant délimitée au moins par une bordure circonférentielle (17) s’étendant le long de la tranche du flasque, et - au moins une ailette (16) séparant deux cavités consécutives, l’ailette s’étendant sensiblement radialement et étant courbées lorsque le flasque est observé selon l’axe de rotation X. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention concerne les machines électriques tournantes, et plus particulièrement celles refroidies par une circulation d’un fluide de refroidissement, notamment de l’air, circulant au moins partiellement autour du rotor de la machine.
L’invention porte plus particulièrement sur les machines synchrones ou asynchrones, à courant alternatif. Elle concerne notamment les machines de traction ou de propulsion de véhicules automobiles électriques (Battery Electric Vehicle) et/ou hybrides (Hybrid Electric Vehicle – Plug-in Hybrid Electric Vehicle), telles que voitures individuelles, camionnettes, camions ou bus. L’invention s’applique également à des machines électriques tournantes pour des applications industrielles et/ou de production d’énergie, notamment navales, aéronautiques ou éoliennes.
Il est connu de refroidir les machines électriques tournantes, notamment les têtes de bobines du stator, au cours du fonctionnement de la machine électrique tournante par un fluide, notamment par un gaz, en particulier par de l’air circulant dans la machine électrique.
De telles machines électriques présentent souvent des zones de hautes températures localisées à proximité des têtes de bobines du stator et dans le rotor de la machine électrique. Les têtes de bobines étant en contact avec le fluide de refroidissement, la qualité de leur refroidissement dépend de la convection forcée interne du fluide de refroidissement dans la machine électrique.
Les demandes JP 2020 120486 et EP 3 934 065 divulguent des flasques ne comportant pas de cavités réparties circonférentiellement autour de l’alésage central du flasque.
La demande WO 2021/115806 a pour objet un flasque comportant des ailettes rectilignes sur sa face extérieure, c’est-à-dire la face qui n’est pas tournée vers la masse rotorique.
La demande CN 211266684 divulgue un flasque comportant des ailettes rectilignes.
Les demandes KR 10-2018-0094446, CN 207459903 et EP 3 672 035 divulguent des flasques ne comportant pas de cavités délimitées au moins par une bordure circonférentielle s’étendant le long de la tranche du flasque.
La demande US 2021/0242746 divulgue un flasque ne comportant pas d’ailettes sur sa face extérieure, c’est-à-dire la face qui n’est pas tournée vers la masse rotorique.
Il existe un besoin pour encore améliorer le refroidissement des machines électriques tournantes refroidies par une circulation de fluide de refroidissement, en particulier d’air.
L’invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, grâce à un flasque de rotor de machine électrique tournante autour d'un axe de rotation X, le flasque comportant une face intérieure tournée vers une masse rotorique du rotor, une face extérieure opposée à la face intérieure, une tranche radialement extérieure s'étendant entre la face intérieure et la face extérieure, et un alésage central,
le flasque comportant :
- au moins deux cavités ménagées sur la face extérieure du flasque et réparties circonférentiellement autour de l’alésage central, chaque cavité étant délimitée au moins par une bordure circonférentielle s’étendant le long de la tranche du flasque, et
- au moins une ailette séparant deux cavités consécutives, l’ailette s’étendant sensiblement radialement et étant courbée lorsque le flasque est observé selon l’axe de rotation X.
le flasque comportant :
- au moins deux cavités ménagées sur la face extérieure du flasque et réparties circonférentiellement autour de l’alésage central, chaque cavité étant délimitée au moins par une bordure circonférentielle s’étendant le long de la tranche du flasque, et
- au moins une ailette séparant deux cavités consécutives, l’ailette s’étendant sensiblement radialement et étant courbée lorsque le flasque est observé selon l’axe de rotation X.
Chaque cavité peut être délimitée au moins partiellement par deux ailettes et une bordure circonférentielle.
L’épaisseur du flasque, mesurée dans la direction axiale, entre les faces intérieure et extérieure, peut être comprise entre 5 et 30 mm, mieux entre 7 et 20 mm, encore mieux entre 10 et 15 mm, étant par exemple de l’ordre de 9 mm ou de 13 mm.
La profondeur d’une cavité, mesurée dans la direction axiale, peut être comprise entre 3 et 24 mm, mieux entre 4 et 20 mm, encore mieux entre 5 et 15 mm, étant par exemple de l’ordre de 6,6 mm. Une telle profondeur permet un bon brassage du fluide de refroidissement, ce qui permet d’améliorer le refroidissement du rotor.
Un ratio entre la profondeur d’une cavité et l’épaisseur du flasque peut être compris entre 5 et 95%, mieux entre 10 et 90%, mieux entre 20 et 85%, mieux entre 30 et 80%, étant par exemple de l’ordre de 50% ou 75%.
Le diamètre extérieur du flasque peut être compris entre 50 et 300 mm, mieux entre 75 et 200 mm, encore mieux entre 100 et 150 mm, étant par exemple de l’ordre de 100 mm ou de 136 mm.
La largeur d’une bordure circonférentielle, mesurée dans la direction radiale, peut être comprise entre 3 et 30 mm, mieux entre 4 et 20 mm, mieux entre 5 et 15 mm, étant par exemple de l’ordre de 6 mm ou de 10 mm ou de 12 mm.
Le ratio entre la largeur d’une bordure circonférentielle et le diamètre extérieur du flasque peut être compris entre 1 et 25%, mieux entre 2 et 20%, mieux entre 3 et 15%, mieux entre 4 et 10%, étant par exemple de l’ordre de 4,5% ou de 6%.
La bordure circonférentielle peut relier les extrémités radiales les plus proches de la tranche du flasque de deux ailettes consécutives. La bordure circonférentielle peut relier les extrémités radiales les plus proches de la tranche du flasque de deux ailettes consécutives entourant une cavité, de sorte que ladite cavité est délimitée sur toute sa périphérie par les deux ailettes et par la bordure circonférentielle.
Lorsqu’observée en coupe suivant un plan perpendiculaire à un axe radial s’étendant entre deux cavités consécutives, une ligne reliant une arête d’une ailette et la portion d’une cavité la plus proche de la face intérieure peut ne pas comporter de portion de plan contenue dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation. Autrement dit, il peut ne pas y avoir d’aplat entre l’ailette et la cavité adjacentes. L’ailette peut être disposée au bord de la cavité.
Dans un mode de réalisation particulier, le flasque peut être dépourvu d’ouverture traversante axialement autre que l’alésage central.
En particulier, au moins une cavité, notamment la moitié des cavités, mieux toutes les cavités peuvent être dépourvues d’ouvertures traversantes. Les cavités peuvent avoir un fond plein, dépourvu d’ouverture traversante axialement.
En variante le flasque peut comporter une ou plusieurs ouvertures traversantes axialement. La ou les ouvertures traversantes axialement peuvent par exemple être situées dans le fond de chaque cavité.
Ces ouvertures traversantes axialement peuvent être situées en regard de logements destinés à recevoir des aimants permanents de la masse rotorique. La forme des ouvertures traversantes peut être sensiblement la même que celle des logements des aimants permanents de la masse rotorique lorsqu’on observe le rotor suivant son axe de rotation X.
Ces ouvertures traversantes permettent à l'air de circuler axialement à travers le rotor. De préférence, le rotor comporte deux flasques, chacun situé à une extrémité de la masse rotorique, et chaque flasque comporte des ouvertures traversantes pour évacuer l'air du rotor.
Au moins une cavité, notamment la moitié des cavités, mieux toutes les cavités, peuvent comporter une bordure circonférentielle comportant une ouverture radiale ménagée dans la tranche du flasque.
Une telle ouverture radiale ménage ainsi une sortie radiale pour l’air contenu dans la cavité. L’air peut ainsi être dirigé hors du flasque vers les zones de la machine électrique qui sont à refroidir, par exemple les têtes de bobines du stator de la machine électrique.
Une longueur de l’ouverture radiale mesurée dans une direction circonférentielle peut être comprise entre 1 et 50 mm, mieux entre 2 et 40 mm, mieux entre 3 et 30 mm, mieux entre 4 et 20 mm, encore mieux entre 5 et 10 mm, étant par exemple de l’ordre de 7,3 mm.
Une longueur de la cavité dans laquelle débouche l’ouverture radiale, mesurée dans une direction circonférentielle, peut être comprise entre 5 et 500 mm, mieux entre 10 et 200 mm, encore mieux entre 15 et 100 mm, encore mieux entre 20 et 80 mm, encore mieux entre 30 mm et 60 mm, étant par exemple de l’ordre de 37 mm.
Le ratio entre la longueur de l’ouverture radiale mesurée dans une direction circonférentielle et la longueur de la cavité dans laquelle débouche l’ouverture radiale mesurée dans une direction circonférentielle peut être compris entre 2 et 30, mieux entre 3 et 20, mieux entre 4 et 10, par exemple de l’ordre de 5.
Le fait que la longueur circonférentielle de l’ouverture radiale soit très inférieure à la longueur circonférentielle de la cavité permet la formation d’un goulot d’étranglement au niveau de l’ouverture radiale. La vitesse de l’air sortant par cette ouverture radiale est ainsi accélérée, ce qui améliore le refroidissement de la machine.
De plus, la taille réduite de la ou des ouvertures radiales ménagées sur la tranche du flasque permet de laisser suffisamment de matière pour équilibrer simplement le flasque par enlèvement de matière.
La profondeur de l’ouverture radiale peut être inférieure à l’épaisseur de la bordure circonférentielle.
La portion de l’ouverture radiale la plus proche de la face intérieure du flasque peut être courbe lorsqu’elle est observée suivant une direction radiale. En variante, la portion de l’ouverture radiale la plus proche de la face intérieure du flasque peut être rectiligne lorsqu’elle est observée suivant une direction radiale.
Une ouverture radiale comportant une portion la plus proche de la face intérieure du flasque courbe permet d’améliorer la tenue à l’effort de centrifugation. La matière constituant le flasque est ainsi moins sollicitée à des vitesses élevées et le refroidissement de la machine est ainsi amélioré.
L’ouverture radiale peut comporter des bords latéraux parallèles lorsqu’on observe la tranche du flasque suivant une direction radiale. En variante, l’ouverture radiale peut comporter des bords évasés lorsqu’on observe la tranche du flasque suivant une direction radiale. En particulier, les bords de l’ouverture radiale peuvent s’évaser en direction de la face extérieure du flasque. Une telle ouverture radiale évasée permet d’éjecter un flux d’air plus large vers les têtes de bobines.
Les bords latéraux de l’ouverture radiale peuvent être parallèles à un plan contenant l’axe de rotation X et passant par l’extrémité radiale de l’ailette la plus proche de la tranche lorsqu’on observe le flasque suivant l’axe de rotation X.
En variante, les bords latéraux de l’ouverture radiale peuvent être inclinés par rapport à un plan contenant l’axe de rotation X et passant par l’extrémité radiale de l’ailette la plus proche de la tranche lorsqu’on observe le flasque suivant l’axe de rotation X.
De préférence, les deux bords latéraux d’une même ouverture radiale peuvent être parallèles entre eux. En variante les deux bords latéraux d’une même ouverture radiale peuvent ne pas être parallèles entre eux. En particulier, les deux bords latéraux d’une même ouverture radiale peuvent présenter des inclinaisons différentes par rapport à un plan contenant l’axe de rotation X et passant par l’extrémité radiale de l’ailette la plus proche de la tranche lorsqu’on observe le flasque suivant l’axe de rotation X.
Dans un mode de réalisation particulier, les bords latéraux d’une ouverture radiale peuvent être inclinés par rapport à un plan contenant l’axe de rotation et passant par l’extrémité radiale de l’ailette la plus proche de la tranche lorsqu’on observe le flasque suivant l’axe de rotation X d’un angle β compris entre 5 et 45°, mieux entre 10 et 40°, mieux entre 15 et 35°, par exemple de l’ordre de 30°.
En variante, au moins une cavité, notamment la moitié des cavités, mieux toutes les cavités, peuvent comporter une bordure circonférentielle dépourvue d’une ouverture radiale ménagée dans la tranche du flasque.
Au moins une cavité, notamment au moins la moitié des cavités, mieux toutes les cavités, peuvent comporter une bordure circonférentielle avec au moins une portion d’épaisseur variable. L’épaisseur de la bordure circonférentielle peut être mesurée sur la tranche suivant l’axe de rotation X. L’épaisseur de la portion de la bordure circonférentielle d’épaisseur variable peut être croissante suivant le sens de rotation de la machine électrique.
Au moins une cavité, notamment au moins la moitié des cavités, mieux toutes les cavités, peuvent comporter une bordure circonférentielle avec une épaisseur constante.
Le flasque peut comporter une alternance de cavités comportant une bordure circonférentielle avec une ouverture radiale ménagée dans la tranche du flasque et de cavités comportant une bordure circonférentielle d’épaisseur constante.
En variante, le flasque peut comporter une alternance de cavités comportant une bordure circonférentielle avec une portion d’épaisseur variable et de cavités comportant une bordure circonférentielle d’épaisseur constante.
L‘ailette peut avoir une hauteur mesurée suivant l’axe de rotation X constante.
En variante l’ailette peut avoir une hauteur mesurée suivant l’axe de rotation X variable. L’ailette peut avoir une hauteur variable sur toute sa longueur suivant une direction radiale. Elle peut par exemple varier en hauteur en ayant une forme arrondie, rectangulaire, triangulaire ou toute autre forme lorsqu’on observe le flasque en coupe suivant un plan contenant l’axe de rotation X.
La hauteur de l’ailette mesurée suivant l’axe de rotation X peut être inférieure ou égale à l’épaisseur de la bordure circonférentielle mesurée suivant l’axe de rotation X. En variante, l’ailette peut comporter une portion dont la hauteur mesurée suivant l’axe de rotation X peut être supérieure à l’épaisseur de la bordure circonférentielle mesurée suivant l’axe de rotation X. La partie supérieure de cette portion de l’ailette peut dépasser de la face extérieure du flasque lorsqu’on observe le flasque selon une direction radiale d’une hauteur qui peut être comprise entre 1 mm et 10 mm, mieux entre 3 mm et 5 mm. Une telle ailette améliore le brassage de l’air et offre une surface d’échange supplémentaire.
La portion de l’ailette dépassant la bordure circonférentielle suivant l’axe de rotation X peut s’étendre sur toute la longueur de l’ailette mesurée suivant une direction radiale. En variante, la portion de l’ailette dépassant la bordure circonférentielle suivant l’axe de rotation X peut s’étendre sur une partie seulement de la longueur de l’ailette mesurée suivant une direction radiale
La portion de l’ailette dépassant la bordure circonférentielle suivant l’axe de rotation X peut s’étendre jusqu’à la tranche du flasque.
La surface interne d’au moins une cavité peut comporter au moins un point d’inflexion, mieux exactement un point d’inflexion, lorsqu’observée en coupe suivant un plan perpendiculaire à un axe radial s’étendant entre deux cavités consécutives.
L’angle d’inclinaison entre la surface interne d’une cavité et un plan perpendiculaire à l’axe de rotation peut être variable.
L’angle d’inclinaison entre la surface interne d’une cavité et un plan perpendiculaire à l’axe de rotation peut être compris entre 2° et 60°, mieux entre 5° et 30°, encore mieux entre 10° et 20°, étant par exemple de l’ordre de 15°, lorsqu’observée en coupe suivant un plan perpendiculaire à un axe radial s’étendant entre deux cavités consécutives.
Au moins une cavité peut comporter une surface interne convexe ayant notamment un rayon de courbure variable lorsqu’on observe le flasque suivant une direction radiale.
En variante, une cavité peut comporter une surface interne sensiblement plane lorsqu’on observe le flasque en coupe suivant un plan contenant l’axe de rotation du rotor.
De préférence, le rayon de courbure de la surface interne convexe peut diminuer lorsqu’on observe le flasque suivant une direction radiale lorsqu’on se rapproche de la tranche du flasque.
Au moins une ailette peut présenter un rayon de courbure variable lorsqu’on observe le flasque suivant l’axe de rotation, notamment un rayon de courbure croissant lorsqu’on se rapproche de la tranche du flasque.
Dans un mode de réalisation particulier, toutes les ailettes ne sont pas identiques. En particulier, un flasque peut comporter au moins deux ailettes présentant des variations de rayons de courbures différentes.
En variante, une flasque peut comporter des ailettes toutes identiques, en particulier des ailettes ayant le même rayon de courbure et/ou la même variation de rayon de courbure.
Chaque ailette peut comporter une face supérieure contenue dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation et une première et une deuxième faces latérales reliant la face supérieure à chacune des cavités adjacentes, au moins une ailette ayant une face supérieure reliée à la première face latérale par une portion inclinée par rapport à la face extérieure du flasque lorsqu’on observe le flasque selon la direction radiale.
La face supérieure de l’ailette peut être de forme sensiblement triangulaire.
De préférence, il n’y a pas de portion inclinée entre la face supérieure et la deuxième face latérale de l’ailette. En variante, la face supérieure peut être reliée à chacune des première et deuxième faces latérales par une portion inclinée.
L’angle d’inclinaison de la portion inclinée par rapport à la face supérieure de l’ailette peut être compris entre 0° valeur exclue et 80°, mieux entre 5° et 50°, mieux entre 10° et 20°, étant par exemple de l’ordre de 15°. Une telle portion inclinée permet de diminuer les pertes et de mieux orienter le flux d’air vers d’éventuelles ouvertures radiales.
En variante, le flasque peut comporter au moins une ailette ne comportant pas de portion inclinée entre sa face supérieure et une des faces latérales.
La première face latérale peut être perpendiculaire à la face supérieure de l’ailette. En variante la première face latérale peut être inclinée par rapport à la face supérieure de l’ailette.
L’angle d’inclinaison de la première face latérale par rapport à la face supérieure de l’ailette peut être compris entre 90° et 120°, mieux entre 95° et 115°, mieux entre 100° et 110°. Un tel angle d’inclinaison permet la formation d’une contre-dépouille.
La première face latérale peut être concave dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation. En variante, la première face latérale peut être convexe dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation.
Les ailettes peuvent présenter des inclinaisons différentes par rapport à un plan contenant l’axe de rotation et passant par l’extrémité radiale de l’ailette la plus proche de la tranche lorsqu’on observe le flasque selon une coupe dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation.
En particulier, l’angle d’inclinaison entre l’axe passant par l’extrémité radiale d’une ailette la plus proche de la tranche et par l’extrémité radiale la plus proche de l’alésage central du côté de la première face latérale et un plan contenant l’axe de rotation et passant par l’extrémité radiale de l’ailette la plus proche de la tranche lorsqu’on observe le flasque selon une coupe dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation peut être compris entre 15 et 70 °, mieux entre 20 et 60 °, mieux entre 25 et 45 °, par exemple de l’ordre de 30°.
L’invention a également pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un rotor de machine électrique tournante autour d’un axe de rotation X, le rotor comportant une masse rotorique et au moins un flasque tel que décrit plus haut, notamment un flasque ou deux flasques tels que décrits plus haut. Dans un mode de réalisation, le rotor comporte un unique flasque tel que décrit plus haut. En variante, le rotor peut comporter deux flasques tel que décrit ci-dessus, chacun des flasques étant notamment disposé à une extrémité de la masse rotorique.
De préférence, le rotor est refroidi par circulation d’un gaz de refroidissement, notamment de l’air.
Le nombre de cavités d’un flasque peut être égal au nombre de pôles du rotor.
Le nombre d’ailettes d’un flasque peut être égal au nombre de pôles du rotor. Le nombre d’ailettes d’un flasque peut être égal au nombre de cavités du flasque. Par exemple, lorsque le rotor comporte 8 pôles, le flasque peut comporter 8 cavités et 8 ailettes.
La vitesse de rotation du rotor peut être comprise entre 2 000 tours/min et 30 000 tours/ min, mieux entre 5 000 tours/min et 25 000 tours/ min, mieux entre 10 000 tours/min et 20 000 tours/ min, étant par exemple de l’ordre de 17 000 tours/min ou 18 000 tours/min.
Le flasque selon l’invention permet de refroidir efficacement le rotor, même avec des vitesses de rotation élevées.
L’invention a également pour objet une machine électrique comportant un stator et un rotor tel que défini plus haut.
Le stator peut comporter une masse statorique comportant des encoches ménagées entre des dents, chaque encoche recevant un ou plusieurs conducteurs de bobinage.
La machine peut être utilisée comme moteur ou comme générateur. La machine peut être à réluctance. Elle peut constituer un moteur synchrone ou en variante un générateur synchrone. En variante encore, elle constitue une machine asynchrone.
L’invention peut convenir tout particulièrement pour des machines de forte puissance.
La machine peut comporter un seul rotor intérieur ou, en variante, un rotor intérieur et un rotor extérieur, disposés radialement de part et d’autre du stator et accouplés en rotation.
La machine peut être insérée seule dans un carter ou insérée dans un carter de boite de vitesse. Dans ce cas, elle est insérée dans un carter qui loge également une boîte de vitesse. Le carter est par exemple refroidi à l’eau.
Les encoches peuvent être au moins partiellement fermées. Une encoche partiellement fermée permet de ménager une ouverture au niveau de l’entrefer, qui peut servir par exemple à la mise en place des conducteurs électriques pour le remplissage de l’encoche. Une encoche partiellement fermée est notamment ménagée entre deux dents qui comportent chacune des épanouissements polaires au niveau de leur extrémité libre, lesquels viennent fermer l’encoche au moins en partie.
En variante, les encoches peuvent être entièrement fermées. Par « encoche entièrement fermée », on désigne des encoches qui ne sont pas ouvertes radialement vers l’entrefer.
Dans un mode de réalisation, au moins une encoche, voire chaque encoche, peut être continûment fermée du côté de l’entrefer par un pont de matière venu d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche. Toutes les encoches peuvent être fermées du côté de l’entrefer par des ponts de matière fermant les encoches. Les ponts de matière peuvent être venus d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche. La masse statorique est alors dépourvue de découpe entre les dents et les ponts de matière fermant les encoches, et les encoches sont alors continûment fermées du côté de l’entrefer par les ponts de matière venus d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche.
En outre, les encoches peuvent également être fermées du côté opposé à l’entrefer par une culasse rapportée ou d’un seul tenant avec les dents. Les encoches ne sont alors pas ouvertes radialement vers l’extérieur. La masse statorique peut être dépourvue de découpe entre les dents et la culasse.
Dans un mode de réalisation, chacune des encoches est de contour continûment fermé. Par « continûment fermé », on entend que les encoches présentent un contour fermé continu lorsqu’elles sont observées en section transversale, prise perpendiculairement à l’axe de rotation de la machine. On peut faire le tour complet de l’encoche sans rencontrer de découpe dans la masse statorique.
Le stator peut comporter des bobines disposées de manière répartie dans les encoches, ayant notamment des conducteurs électriques disposés de manière rangée dans les encoches. Par « réparti », on entend qu’au moins l’une des bobines passe successivement dans deux encoches non adjacentes.
Les conducteurs électriques peuvent ne pas être disposés dans les encoches en vrac mais de manière ordonnée. Ils sont empilés dans les encoches de manière non aléatoire, étant par exemple disposés en rangées de conducteurs électriques alignés. L’empilement des conducteurs électriques est par exemple un empilement selon un réseau hexagonal dans le cas de conducteurs électriques de section transversale circulaire.
Le stator peut comporter des conducteurs électriques logés dans les encoches. Des conducteurs électriques au moins, voir une majorité des conducteurs électriques, peuvent être en forme d'épingles, de U ou de I. L’épingle peut être en forme de U (« U-pin » en anglais) ou droite, étant en forme de I (« I-pin » en anglais).
Les conducteurs électriques peuvent ainsi former un bobinage distribué. Le bobinage peut ne pas être concentré ou bobiné sur dent.
Dans une variante de réalisation, le stator est à bobinage concentré. Le stator peut comporter des dents et des bobines disposées sur les dents. Le stator peut ainsi être bobiné sur dents, autrement dit à bobinage non réparti.
Les dents du stator peuvent comporter des épanouissements polaires. En variante, les dents du stator sont dépourvues d’épanouissements polaires.
Le stator peut comporter une carcasse extérieure entourant la culasse.
Les dents du stator peuvent être réalisées avec un empilage de tôles magnétiques, recouvertes chacune d’une résine isolante, afin de limiter les pertes par courants induits.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :
Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent des éléments identiques ou similaires.
On a illustré à la un exemple de rotor 1 de machine électrique tournante, comportant un flasque 10 selon la variante de réalisation des figures 2a à 2f.
Le rotor 1 comporte une masse magnétique rotorique 4 s’étendant axialement selon l’axe de rotation X du rotor. Cette masse rotorique 4 peut être formée par un paquet de tôles rotoriques magnétiques empilées selon l’axe X, les tôles étant par exemple identiques et superposées exactement. Les tôles magnétiques sont de préférence en acier magnétique. Toutes les nuances d’acier magnétique peuvent être utilisées.
La masse rotorique 4, et en particulier les tôles rotoriques, peut comporter des logements destinés à recevoir des aimants permanents.
La masse rotorique 4 comporte une ouverture centrale pour le montage sur un arbre 5. L’arbre peut, dans l’exemple considéré, être réalisé dans un matériau amagnétique, par exemple en inox amagnétique ou en aluminium, ou au contraire être magnétique.
On a illustré aux figures 2a à 2f le flasque 10 du rotor de la . Le flasque comporte un alésage central 13, une face intérieure 12, une face extérieure 11 et une tranche 14 radialement extérieure s'étendant entre la face intérieure 12 et la face extérieure 11.
Dans le mode de réalisation illustré, le flasque 10 comporte des cavités 15 réparties circonférentiellement autour de l’alésage central.
Le flasque 10 comporte également des ailettes 16. Chaque ailette 16 sépare deux cavités 15 consécutives. Les ailettes 16 s’étendent radialement. Elles sont toutes courbées lorsqu’on observe le flasque selon l’axe de rotation X.
Dans l’exemple illustré, toutes les ailettes présentent la même variation de rayon de courbure.
Une partie des cavités 15 comporte une bordure circonférentielle 17 qui relie les extrémités radiales les plus proche de la tranche 14 du flasque de deux ailettes consécutives entourant cette cavité, de sorte que ladite cavité est délimitée sur toute sa périphérie par les deux ailettes 16 et par la bordure circonférentielle 17.
Le reste des cavités 15 comporte une bordure circonférentielle 17 avec une ouverture radiale 18 ménagée dans la tranche du flasque. Cette ouverture permet de diriger l’air contenu dans les cavités vers l’extérieur du flasque en l’accélérant au niveau de l’ouverture radiale 18, ce qui permet d’améliorer le refroidissement.
Comme cela est visible à la , la surface interne 150 des cavités 15 comporte un point d’inflexion, lorsqu’observé en coupe suivant un plan perpendiculaire à un axe radial s’étendant entre deux cavités 15 consécutives.
La surface interne 150 des cavités 15 présente une surface interne convexe avec un rayon de courbure qui diminue lorsqu’on observe le flasque 10 suivant une direction radiale lorsqu’on se rapproche de la tranche du flasque.
Comme cela est plus particulièrement visible à la , les ailettes 16 comportent chacune une face supérieure 161 contenue dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation et une première 162 et une deuxième 163 faces latérales reliant la face supérieure 161 à chacune des cavités 15 adjacentes. Dans l’exemple de réalisation des figures 2a à 2f, les ailettes présentent une portion 160 inclinée par rapport à la face extérieure 11 du flasque 10 et reliant la face supérieure 161 à la première face latérale 162 lorsqu’on observe le flasque selon la direction radiale.
Dans ce mode de réalisation, la première face latérale 162 est convexe dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation X. De plus, l’angle d’inclinaison α, visible à la , entre l’axeD1passant par l’extrémité radiale d’une ailette 16 la plus proche de la tranche 14 et par l’extrémité radiale la plus proche de l’alésage central 13 du côté de la première face latérale 161, et un planPcontenant l’axe de rotation X et passant par l’extrémité radiale de l’ailette 16 la plus proche de la tranche 14 lorsqu’on observe le flasque selon une coupe dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation X, est par exemple de l’ordre de 30°.
Le flasque 10 peut également comporter deux encoches d’indexation 19 ménagées dans la tranche 14.
Comme visible à la , la face intérieure 12 du flasque 10 n’est pas lisse. La face intérieure présente par exemple des évidements de matière 152 au niveau des ailettes de la face extérieure 11. Ces évidements de matière 152 permettent de limiter le poids du flasque.
Comme cela est plus particulièrement visible à la , dans ce mode de réalisation, la portion 180 de l’ouverture radiale la plus proche de la face intérieure 12 du flasque 10 est courbe lorsqu’elle est observée suivant une direction radiale.
Le mode de réalisation des figures 3a à 3c est sensiblement similaire au mode de réalisation des figures 2a à 2f. La différence entre ces deux modes de réalisation est que la portion 180 de l’ouverture radiale 18 la plus proche de la face intérieure 12 du flasque de la est rectiligne lorsqu’elle est observée suivant une direction radiale.
Dans le mode de réalisation des figures 4a à 4c, le flasque comporte six cavités 15. Toutes les cavités 15 comportent une bordure circonférentielle 17 avec une ouverture radiale 18 ménagée dans la tranche 14 du flasque.
Comme cela est visible à la , dans ce mode de réalisation, la portion 180 de l’ouverture radiale 18 la plus proche de la face intérieure 12 du flasque est rectiligne lorsqu’elle est observée suivant une direction radiale.
Comme cela est visible à la , les cavités comportent une surface interne 150 qui est sensiblement plane lorsqu’on observe le flasque 10 en coupe suivant un plan contenant l’axe de rotation X du rotor.
Une autre variante de réalisation d’un flasque 10 est illustrée aux figures 5a à 5e. Dans ce mode de réalisation, le flasque 10 comporte huit cavités 15. Chaque cavité 15 comporte une bordure circonférentielle 17 qui relie les extrémités radiales 166 les plus proches de la tranche 14 du flasque de deux ailettes 16 consécutives entourant cette cavité 15, de sorte que ladite cavité 15 est délimitée sur toute sa périphérie par les deux ailettes 16 et par la bordure circonférentielle 17.
Dans le mode de réalisation des figures 5a à 5e, la moitié des cavités 15 comporte une bordure circonférentielle 17 d’épaisseur constante.
L’autre moitié des cavités 15 comporte une bordure circonférentielle 17 avec au moins une portion d’épaisseur variable 170. Comme cela est visible à la , l’épaisseuremesurée suivant l’axe de rotation X de cette portion d’épaisseur variable 170 est croissante suivant le sens de rotation de la machine électrique.
Dans ce mode de réalisation, la surface interne 150 des cavités est de forme convexe. Cette surface interne présente un rayon de courbure variable lorsqu’on observe le flasque 10 en coupe suivant un plan radial comme à la . Suivant cette coupe, le rayon de courbure de la surface interne 150 diminue lorsqu’on se rapproche de la tranche 17 du flasque.
Comme visible à la , la face intérieure 12 du flasque ne présente pas d’évidements de matière 152 au niveau des ailettes 16 de la face extérieure 11.
Le mode de réalisation des figures 6a à 6e est sensiblement similaire au mode de réalisation des figures 5a à 5e. La différence entre ces deux modes de réalisation est que dans le mode de réalisation des figures 6a à 6e toutes les cavités 15 comportent une bordure circonférentielle 17 avec au moins une portion d’épaisseur variable 170.
Le mode de réalisation des figures 7a à 7d est sensiblement similaire au mode de réalisation des figures 5a à 5e. La différence entre ces deux modes de réalisation est que dans le mode de réalisation des figures 7a à 7d toutes les cavités 15 comportent une bordure circonférentielle 17 d’épaisseur constante.
Les figures 8a à 8d illustrent un mode de réalisation sensiblement similaire au mode de réalisations des figures 2a à 2e. Dans ce mode de réalisation, les ouvertures radiales 18 comportent des bords latéraux 181 évasés lorsqu’on observe la tranche 14 du flasque suivant une direction radiale. Les bords 181 de l’ouverture radiale 18 s’évasent en direction de la face extérieure 11 du flasque.
Les figures 9a et 9b illustrent un mode de réalisation sensiblement similaire au mode de réalisation des figures 2a à 2e. À la différence du mode de réalisation des figures 2a à 2e, dans ce mode de réalisation, la première face latérale 162 est concave dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation. De plus, dans cet exemple de réalisation, les bords latéraux 181 de l’ouverture radiale 18 sont inclinés par rapport au planPcontenant l’axe de rotation X et passant par l’extrémité radiale de l’ailette 16 la plus proche de la tranche 14 lorsqu’on observe le flasque selon une coupe dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation X. Dans l’exemple représenté, l’angle d’inclinaison β entre l’axeD 2contenant un des bords latéraux 181 de l’ouverture radiale 18 et un planPcontenant l’axe de rotation X et passant par l’extrémité radiale de l’ailette 16 la plus proche de la tranche 14 lorsqu’on observe le flasque selon une coupe dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation X est de l’ordre de 30°.
Dans tous les modes de réalisation des figures 1 à 9b, les ailettes ont une hauteur mesurée suivant l’axe de rotation X constante. De plus, dans ces modes de réalisation, la hauteur des ailettes mesurée suivant l’axe de rotation X est sensiblement égale à l’épaisseur de la bordure circonférentielle mesurée suivant l’axe de rotation X.
L’invention n’est pas limitée à ce qui vient d’être décrit. Par exemple le flasque peut comporter un nombre différent de cavités. Il peut également comporter des ailettes et/ou des cavités de tailles et/ou de forme différentes.
Claims (15)
- Flasque (10) de rotor de machine électrique tournante autour d'un axe de rotation X, le flasque comportant une face intérieure (12) tournée vers une masse rotorique (4) du rotor, une face extérieure (11) opposée à la face intérieure, une tranche (14) radialement extérieure s'étendant entre la face intérieure et la face extérieure, et un alésage central (13),
le flasque comportant :
- au moins deux cavités (15) ménagées sur la face extérieure (11) du flasque et réparties circonférentiellement autour de l’alésage central, chaque cavité étant délimitée au moins par une bordure circonférentielle (17) s’étendant le long de la tranche du flasque, et
- au moins une ailette (16) séparant deux cavités consécutives, l’ailette s’étendant sensiblement radialement et étant courbée lorsque le flasque est observé selon l’axe de rotation X. - Flasque selon la revendication précédente, le flasque (10) étant dépourvu d’ouverture traversante axialement autre que l’alésage central (13).
- Flasque selon l’une des deux revendications précédentes, au moins une cavité (15), notamment la moitié des cavités, mieux toutes les cavités, comportant une bordure circonférentielle (17) comportant une ouverture radiale (18) ménagée dans la tranche (14) du flasque.
- Flasque selon la revendication précédente, la portion (180) de l’ouverture radiale (18) la plus proche de la face intérieure du flasque étant courbe lorsqu’elle est observée suivant une direction radiale ou la portion (180) de l’ouverture radiale (18) la plus proche de la face intérieure du flasque étant rectiligne lorsqu’elle est observée suivant une direction radiale.
- Flasque selon l’une quelconque des revendications précédentes, au moins une cavité (15), notamment au moins la moitié des cavités, mieux toutes les cavités, comportant une bordure circonférentielle (17) avec au moins une portion d’épaisseur variable (170).
- Flasque selon la revendication précédente, l’épaisseur (e) de la portion (170) de la bordure circonférentielle d’épaisseur variable étant croissante suivant le sens de rotation de la machine électrique.
- Flasque selon l’une quelconque des revendications précédentes, au moins une cavité (15), notamment au moins la moitié des cavités, mieux toutes les cavités, comportant une bordure circonférentielle (17) avec une épaisseur constante.
- Flasque selon la revendication précédente lorsqu’elle dépend de la revendication 2, comportant une alternance de cavités (15) comportant une bordure circonférentielle (17) avec une ouverture radiale (18) ménagée dans la tranche (14) du flasque et de cavités (15) comportant une bordure circonférentielle (17) d’épaisseur constante.
- Flasque selon la revendication 7 lorsqu’elle dépend de la revendication 5, comportant une alternance de cavités (15) comportant une bordure circonférentielle (17) avec une portion (170) d’épaisseur variable et de cavités (15) comportant une bordure circonférentielle (17) d’épaisseur constante.
- Flasque selon l’une quelconque des revendications précédentes, la surface interne (150) d’au moins une cavité (15) comportant au moins un point d’inflexion, mieux exactement un point d’inflexion, lorsqu’observée en coupe suivant un plan perpendiculaire à un axe radial s’étendant entre deux cavités consécutives.
- Flasque selon l’une quelconque des revendications précédentes, au moins une cavité (15) comportant une surface interne convexe ayant notamment un rayon de courbure variable lorsqu’on observe le flasque suivant une direction radiale.
- Flasque selon l’une quelconque des revendications précédentes, au moins une ailette (16) présentant un rayon de courbure variable lorsqu’on observe le flasque suivant l’axe de rotation, notamment un rayon de courbure croissant lorsqu’on se rapproche de la tranche du flasque.
- Flasque selon l’une quelconque des revendications précédentes, chaque ailette (16) comportant une face supérieure (161) contenue dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation et une première (162) et une deuxième (163) faces latérales reliant la face supérieure à chacune des cavités (15) adjacentes, au moins une ailette (16) ayant une face supérieure (161) reliée à la première face latérale (162) par une portion inclinée (160) par rapport à la face extérieure (11) du flasque lorsqu’on observe le flasque selon la direction radiale.
- Rotor de machine électrique tournante autour d’un axe de rotation X, le rotor comportant une masse rotorique (4) et au moins un flasque (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, notamment un ou deux flasques selon l’une quelconque des revendications précédentes.
- Rotor selon la revendication précédente, étant refroidi par circulation d’un gaz de refroidissement, notamment de l’air.
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