FR3143902A1 - Rotor comprising a stack of sheets - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un rotor comprenant un empilement de tôles installé sur un arbre de rotor du rotor, une première face d'extrémité axiale dudit empilement de tôles étant en contact avec un épaulement faisant saillie radialement de l'arbre de rotor ; ledit arbre de rotor ayant, axialement opposé à l'épaulement, une rainure, logeant une plaque, dans laquelle la plaque fait saillie radialement de l'arbre de rotor de sorte qu'une seconde face d'extrémité axiale dudit empilement de tôles, axialement opposée à la première face d'extrémité, est en contact avec la plaque. Figure 4The present invention relates to a rotor comprising a stack of sheets installed on a rotor shaft of the rotor, a first axial end face of said stack of sheets being in contact with a shoulder projecting radially from the rotor shaft; said rotor shaft having, axially opposite the shoulder, a groove, housing a plate, in which the plate projects radially from the rotor shaft so that a second axial end face of said stack of sheets, axially opposite the first end face, is in contact with the plate. Figure 4
Description
La présente invention concerne généralement le domaine des machines électriques rotatives telles que les moteurs électriques embarqués dans les véhicules automobiles.The present invention generally relates to the field of rotating electrical machines such as electric motors embedded in motor vehicles.
Plus précisément, l'invention concerne un ensemble rotor pour une machine électrique.More specifically, the invention relates to a rotor assembly for an electric machine.
Comme on le sait, un véhicule automobile électrique ou hybride présente un entraînement électrique comprenant une machine électrique tournante qui doit être alimentée en énergie électrique, par exemple par une batterie d'alimentation haute tension, pour fournir une puissance mécanique afin d'assurer la propulsion du véhicule.As is known, an electric or hybrid motor vehicle has an electric drive comprising a rotating electric machine which must be supplied with electrical energy, for example by a high voltage power battery, to provide mechanical power in order to ensure propulsion of the vehicle.
De manière générale, la machine électrique tournante comprend un stator, désignant une partie fixe de la machine électrique tournante, et un rotor, désignant une partie tournante de la machine électrique tournante. Le rotor comprend alors un arbre de rotor configuré pour assurer la transmission de la puissance mécanique entre la machine électrique tournante et un appareil extérieur entraîné, notamment les roues du véhicule.Generally speaking, the rotating electric machine comprises a stator, designating a fixed part of the rotating electric machine, and a rotor, designating a rotating part of the rotating electric machine. The rotor then comprises a rotor shaft configured to ensure the transmission of mechanical power between the rotating electrical machine and a driven external device, in particular the wheels of the vehicle.
En particulier, il est connu d'avoir le rotor excité séparément. Ce type de rotor est communément appelé rotor bobiné ou rotor à bague collectrice. Un tel rotor comprend un corps de rotor formé d'un empilement de tôles ayant une pluralité de dents faisant saillie radialement, et une bobine de champ enroulée autour de chaque dent des dents. La bobine d'excitation est ensuite connectée à une alimentation électrique externe par l'intermédiaire de bagues collectrices. Les bagues collectrices correspondent à des dispositifs électromécaniques configurés pour permettre l'échange d'énergie électrique entre la bobine de champ, qui tourne avec le rotor, et l'alimentation externe, qui est fixe.In particular, it is known to have the rotor excited separately. This type of rotor is commonly called a wound rotor or slip ring rotor. Such a rotor comprises a rotor body formed from a stack of sheets having a plurality of radially projecting teeth, and a field coil wound around each tooth of the teeth. The excitation coil is then connected to an external power supply via slip rings. Slip rings are electromechanical devices configured to allow the exchange of electrical energy between the field coil, which rotates with the rotor, and the external power supply, which is fixed.
Pour assurer un bon fonctionnement de la machine électrique tournante, il est nécessaire de serrer l'empilement de tôles sur l'arbre du rotor, notamment pour éviter tout glissement axial dudit empilement. Ainsi, il est connu de serrer l'empilement de tôles, par exemple à l'aide d'un écrou d'arbre engagé avec une partie filetée de l'arbre du rotor et d'appliquer un couple à l'écrou.To ensure proper operation of the rotating electrical machine, it is necessary to tighten the stack of sheets on the rotor shaft, in particular to avoid any axial sliding of said stack. Thus, it is known to tighten the stack of sheets, for example using a shaft nut engaged with a threaded part of the rotor shaft and to apply a torque to the nut.
Cependant, pendant le processus d'assemblage, le couple appliqué à l'écrou est transmis à l'arbre du rotor et peut conduire, dans le pire des cas, à une déformation plastique de l'arbre du rotor sous l'influence d'une contrainte de torsion. La déformation plastique est la plus susceptible de se produire lorsque l'arbre du rotor est équipé d'un dispositif de refroidissement du rotor, ce qui réduit la rigidité de l'arbre du rotor.However, during the assembly process, the torque applied to the nut is transmitted to the rotor shaft and can lead, in the worst case, to plastic deformation of the rotor shaft under the influence of a torsional stress. Plastic deformation is most likely to occur when the rotor shaft is equipped with a rotor cooling device, which reduces the rigidity of the rotor shaft.
Le but de la présente invention est donc de fournir une solution simple et moins coûteuse pour serrer correctement un empilement de tôles sur un arbre de rotor tout en évitant le risque de dommages irréversibles de l'arbre de rotor.The aim of the present invention is therefore to provide a simple and less expensive solution for correctly tightening a stack of sheets on a rotor shaft while avoiding the risk of irreversible damage to the rotor shaft.
À cet effet, il est proposé selon un premier aspect de l'invention un rotor comprenant un empilement de tôles installé sur un arbre de rotor du rotor, une première face d'extrémité axiale dudit empilement de tôles étant en contact avec un épaulement faisant saillie radialement de l'arbre de rotor ; ledit arbre de rotor ayant, axialement opposé à l'épaulement, une rainure, logeant une plaque, dans lequel la plaque fait saillie radialement de l'arbre de rotor de sorte qu'une deuxième face d'extrémité axiale dudit empilement de tôles, axialement opposée à la première face d'extrémité, est en contact avec la plaque.For this purpose, according to a first aspect of the invention, a rotor is proposed comprising a stack of sheets installed on a rotor shaft of the rotor, a first axial end face of said stack of sheets being in contact with a projecting shoulder radially from the rotor shaft; said rotor shaft having, axially opposite the shoulder, a groove, housing a plate, in which the plate projects radially from the rotor shaft so that a second axial end face of said stack of sheets, axially opposite the first end face, is in contact with the plate.
Une telle plaque logée dans une telle rainure permet un serrage axial de l’empilement de tôles sur l'arbre sans risque d'endommager ledit arbre de rotor. De plus, il en résulte que le processus de fabrication d'un tel arbre de rotor est moins coûteux, en évitant une étape de filetage d'une partie de l'arbre de rotor qui consomme du temps et des ressources.Such a plate housed in such a groove allows axial tightening of the stack of sheets on the shaft without risk of damaging said rotor shaft. Additionally, it results in the manufacturing process of such a rotor shaft being less costly, avoiding a step of threading a part of the rotor shaft which consumes time and resources.
Avantageusement, une longueur axiale de l'empilement de tôles peut être supérieure à une distance axiale entre la rainure et l'épaulement. Ainsi, la force de serrage est paramétrable en ajustant une épaisseur de la plaque grâce à la légère saillie de l'empilement de tôles au-dessus de la rainure. L'épaulement, la rainure et la plaque sont disposés de manière à comprimer axialement l'empilement de tôles.Advantageously, an axial length of the stack of sheets can be greater than an axial distance between the groove and the shoulder. Thus, the clamping force can be configured by adjusting the thickness of the plate thanks to the slight projection of the stack of sheets above the groove. The shoulder, the groove and the plate are arranged so as to axially compress the stack of sheets.
Avantageusement, la plaque peut comprendre une pluralité de segments, chaque segment étant logé dans la rainure et en contact avec la deuxième face d'extrémité de l’empilement de laminés. Chaque segment peut être engagé dans la rainure directement dans le sens radial.Advantageously, the plate can comprise a plurality of segments, each segment being housed in the groove and in contact with the second end face of the stack of laminates. Each segment can be engaged in the groove directly in the radial direction.
De préférence, les segments de la pluralité de segments peuvent avoir des formes identiques. La force de serrage qui comprime l’empilement de tôles est donc uniformément répartie sur la deuxième extrémité axiale.Preferably, the segments of the plurality of segments may have identical shapes. The clamping force which compresses the stack of sheets is therefore uniformly distributed over the second axial end.
Avantageusement, la plaque peut avoir la forme générale d'un disque annulaire. Ainsi, il est possible d'éviter la rotation d'un vertex pointu, et la plaque peut correspondre à un compacité général requis du rotor.Advantageously, the plate can have the general shape of an annular disk. Thus, it is possible to avoid the rotation of a sharp vertex, and the plate can correspond to a required general compactness of the rotor.
Avantageusement, les segments peuvent avoir la forme d'un secteur annulaire fendu.Advantageously, the segments can have the shape of a split annular sector.
De préférence, la pluralité de segments peut comprendre deux secteurs annulaires ayant chacun un angle central de 180 degrés.Preferably, the plurality of segments may comprise two annular sectors each having a central angle of 180 degrees.
En variante, la pluralité de segments peut comprendre trois secteurs annulaires ayant chacun un angle central de 120 degrés.Alternatively, the plurality of segments may include three annular sectors each having a central angle of 120 degrees.
En variante, la pluralité de segments peut comprendre un nombre quelconque de secteurs annulaires, chacun des secteurs ayant un angle central de 360 degrés divisé par le nombre de secteurs.Alternatively, the plurality of segments may include any number of annular sectors, each of the sectors having a central angle of 360 degrees divided by the number of sectors.
Avantageusement, le rotor peut comprendre un capuchon disposé sur l'arbre du rotor de sorte qu'un bord périphérique du capuchon s'étende axialement vers l'empilement de tôles et soit configuré pour recouvrir la plaque et maintenir la plaque dans la rainure.Advantageously, the rotor may comprise a cap arranged on the rotor shaft so that a peripheral edge of the cap extends axially towards the stack of sheets and is configured to cover the plate and hold the plate in the groove.
De préférence, le bord périphérique du capuchon peut comprendre un côté intérieur, qui est en contact avec un bord extérieur de la plaque.Preferably, the peripheral edge of the cap may comprise an interior side, which is in contact with an exterior edge of the plate.
De préférence, la forme intérieure du capuchon peut être complémentaire de la forme extérieure de la plaque. Ainsi, l'ajustement de la plaque dans le capuchon est amélioré.Preferably, the interior shape of the cap can be complementary to the exterior shape of the plate. Thus, the fit of the plate in the cap is improved.
Avantageusement, la plaque peut être mobile entre une première position dans laquelle le bord extérieur de la plaque est enfoncé dans le côté intérieur du capuchon et une seconde position dans laquelle le bord extérieur de la plaque est détaché du côté intérieur du capuchon pour être logé dans la rainure, ledit capuchon comprenant en outre une pluralité de pièces de verrouillage logées axialement dans le bord périphérique du capuchon pour un mouvement de la plaque de la première position à la seconde position par glissement dans une direction axiale vers la empilement du rotor. Les pièces de verrouillage sont par exemple des goupilles de verrouillage, mais tout autre type de pièces de verrouillage est pertinent.Advantageously, the plate can be movable between a first position in which the outer edge of the plate is pressed into the inner side of the cap and a second position in which the outer edge of the plate is detached from the inner side of the cap to be housed in the groove, said cap further comprising a plurality of locking pieces axially housed in the peripheral edge of the cap for movement of the plate from the first position to the second position by sliding in an axial direction towards the rotor stack. Examples of locking parts are locking pins, but any other type of locking part is relevant.
Avantageusement, le bord extérieur de la plaque peut en outre comprendre une partie inclinée de sorte que la pluralité de pièces de verrouillage glisse contre la partie inclinée en poussant la plaque de la première position à la seconde position. La partie inclinée peut être étroite et s'allonger à partir de l'arbre dans une direction axiale. En d'autres termes, une force mécanique peut être appliquée axialement à chacune des pièces de verrouillage. Le glissement des pièces de verrouillage sur la partie oblique de la plaque convertit la force dans la direction axiale en une force dans la direction radiale, vers l'arbre du rotor. Ceci va détacher la plaque de la face interne du capuchon et pousser la plaque dans la rainure.Advantageously, the outer edge of the plate may further comprise an inclined portion such that the plurality of locking pieces slide against the inclined portion by pushing the plate from the first position to the second position. The inclined portion may be narrow and extend from the shaft in an axial direction. In other words, a mechanical force can be applied axially to each of the locking parts. Sliding the locking parts on the oblique part of the plate converts the force in the axial direction into a force in the radial direction, towards the rotor shaft. This will detach the plate from the inside of the cap and push the plate into the groove.
Avantageusement, le rotor peut en outre comprendre un moyen de verrouillage pour serrer axialement le capuchon.Advantageously, the rotor may further comprise locking means for axially tightening the cap.
Avantageusement, le rotor peut être un rotor à excitation séparée pour un moteur synchrone à excitation électrique ou un rotor à aimant permanent pour un moteur synchrone à aimant permanent.Advantageously, the rotor can be a separately excited rotor for an electrically excited synchronous motor or a permanent magnet rotor for a permanent magnet synchronous motor.
Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé de fabrication d'un rotor tel que décrit précédemment, comprenant les étapes consistant à : - installer un empilement de tôles sur un arbre de rotor d'un rotor ;
- presser une première face d'extrémité de l'empilement contre un épaulement faisant saillie radialement de l'arbre du rotor ;
- compression de la empilement de tôles ;
- serrer axialement une seconde face d'extrémité de la empilement de tôles, axialement opposée à la première face d'extrémité, en insérant une plaque dans une rainure de l'arbre de rotor, et en mettant en contact la plaque avec la seconde face d'extrémité.According to another aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a rotor as described above, comprising the steps consisting of: - installing a stack of sheets on a rotor shaft of a rotor;
- press a first end face of the stack against a shoulder projecting radially from the rotor shaft;
- compression of the stack of sheets;
- axially tighten a second end face of the stack of sheets, axially opposite the first end face, by inserting a plate into a groove of the rotor shaft, and bringing the plate into contact with the second face end.
Avantageusement, le procédé peut comprendre une étape consistant à recouvrir la plaque d'un capuchon.Advantageously, the method may include a step consisting of covering the plate with a cap.
Avantageusement, le procédé peut comprendre une étape consistant à disposer le capuchon sur l'arbre du rotor sur un autre côté de la rainure que l’empilement de tôles avant d'insérer la plaque. Comme le capuchon dépasse radialement plus que la plaque, un bord périphérique du capuchon s'étend axialement vers l’empilement pour couvrir la plaque.Advantageously, the method can include a step consisting of placing the cap on the rotor shaft on another side of the groove than the stack of sheets before inserting the plate. As the cap protrudes radially more than the plate, a peripheral edge of the cap extends axially toward the stack to cover the plate.
Avantageusement, le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
- emboîter le bord extérieur de la plaque dans le côté intérieur du capuchon ;
- considérant que ledit capuchon comprend en outre une pluralité de pièces de verrouillage logées axialement dans le bord périphérique du capuchon
- faire glisser les pièces de verrouillage dans une direction axiale vers la empilement de rotor ;
- détacher la plaque du côté intérieur du capuchon,
loger la plaque dans la rainure.Advantageously, the process can comprise the following steps:
- fit the outer edge of the plate into the inner side of the cap;
- considering that said cap further comprises a plurality of locking parts housed axially in the peripheral edge of the cap
- slide the locking parts in an axial direction towards the rotor stack;
- detach the plate from the inside of the cap,
seat the plate in the groove.
Avantageusement, le procédé peut comprendre une étape de glissement de la pluralité de pièces de verrouillage sur une partie inclinée du bord extérieur de la plaque, pour pousser la plaque dans la rainure.Advantageously, the method may comprise a step of sliding the plurality of locking parts on an inclined part of the outer edge of the plate, to push the plate into the groove.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation de l'invention fournis à titre d'exemples non limitatifs pour réaliser divers aspects de l'invention. La description se réfère aux figures ci-jointes qui illustrent, également à titre d'exemple, un mode de réalisation des inventions :
- présent une vue isométrique d'un corps de rotor comprenant un empilement de tôles installé sur un arbre de rotor ;
- présent une coupe transversale d'un rotor selon un aspect de l'invention ;
- présent une vue de face du rotor de la
- présent une coupe transversale d'un rotor selon un autre mode de réalisation de l'invention.
- presents an isometric view of a rotor body comprising a stack of sheets installed on a rotor shaft;
- presents a cross section of a rotor according to one aspect of the invention;
- presents a front view of the rotor of the
- presents a cross section of a rotor according to another embodiment of the invention.
En référence à la
Comme illustré sur la
La plaque 12 assure un serrage axial de l'empilement de tôles sur l'arbre de rotor 2 le long de l'axe 100 sans risque d'endommager ledit arbre de rotor 2. De plus, il en résulte que le processus de fabrication d'un tel arbre de rotor 2 est moins coûteux, en évitant une étape de filetage d'une partie de l'arbre de rotor 2 qui consomme du temps et des ressources.The plate 12 ensures axial clamping of the stack of sheets on the rotor shaft 2 along the axis 100 without risk of damaging said rotor shaft 2. In addition, it results that the manufacturing process of Such a rotor shaft 2 is less expensive, avoiding a step of threading a part of the rotor shaft 2 which consumes time and resources.
Avantageusement, une longueur axiale de l'empilement de tôles est supérieure à une distance axiale entre la rainure 10 et l'épaulement 8. Ainsi, la force de serrage est paramétrable en ajustant une épaisseur de la plaque 12 grâce à la légère saillie de l'empilement de tôles au-dessus de la rainure 10. À cet égard, l'épaulement 8, la rainure 10 et la plaque 12 sont agencés pour comprimer axialement l'empilement de tôles.Advantageously, an axial length of the stack of sheets is greater than an axial distance between the groove 10 and the shoulder 8. Thus, the clamping force can be configured by adjusting a thickness of the plate 12 thanks to the slight projection of the stack of sheets above the groove 10. In this regard, the shoulder 8, the groove 10 and the plate 12 are arranged to axially compress the stack of sheets.
La plaque 12 peut avantageusement avoir la forme d'un secteur annulaire pour éviter toute rotation à sommet vif et correspondre à un encombrement général requis du rotor 1. Par ailleurs, comme illustré sur la
Comme illustré sur la
Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé de fabrication du rotor 1 tel que décrit précédemment, comprenant les étapes de :
- installer un empilement de tôles sur un arbre 2 du rotor ;
- presser la première face d'extrémité 4 de l'empilement contre l'épaulement 8 ;
- comprimer l'empilement de tôles ;
- serrer axialement la deuxième face d'extrémité 6 de l'empilement de tôles, en insérant la plaque 12 dans la rainure 10 de l'arbre 2 du rotor, et en mettant en contact la plaque avec la deuxième face d'extrémité 6.According to another aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing the rotor 1 as described above, comprising the steps of:
- install a stack of sheets on a shaft 2 of the rotor;
- press the first end face 4 of the stack against the shoulder 8;
- compress the stack of sheets;
- axially tighten the second end face 6 of the stack of sheets, by inserting the plate 12 into the groove 10 of the shaft 2 of the rotor, and bringing the plate into contact with the second end face 6.
Avantageusement, le procédé comprend en outre l'étape d'habillage de la plaque avec le capuchon 14 disposé sur l'arbre de rotor 2 d'un autre côté de la rainure 10 que l’empilement de tôles.Advantageously, the method further comprises the step of covering the plate with the cap 14 placed on the rotor shaft 2 on another side of the groove 10 than the stack of sheets.
Le procédé de fabrication du rotor 1 permet ainsi de former un rotor 1 dans lequel l'empilement de tôles sur le corps de rotor 3 est serré axialement sans risque d'endommager l'arbre de rotor 2 en appliquant un couple à un écrou autour de l'axe 100, en évitant toute déformation plastique de l'arbre de rotor 2.The method of manufacturing the rotor 1 thus makes it possible to form a rotor 1 in which the stack of sheets on the rotor body 3 is tightened axially without risk of damaging the rotor shaft 2 by applying a torque to a nut around the axis 100, avoiding any plastic deformation of the rotor shaft 2.
La présente invention a été décrite en ce qui concerne des modes de réalisation préférés. La description, tout comme les dessins, a pour but de faciliter la compréhension de l'invention, plutôt que d'en limiter la portée. Il sera évident pour l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées à l'invention sans s'écarter de son champ d'application, et ces modifications sont destinées à être couvertes par la présente description. L'invention est définie par les revendications qui suivent.The present invention has been described with respect to preferred embodiments. The description, like the drawings, is intended to facilitate understanding of the invention, rather than to limit its scope. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made to the invention without departing from its scope, and these modifications are intended to be covered by the present description. The invention is defined by the claims which follow.
Par exemple, dans un autre mode de réalisation (non représenté), la plaque 12 est mobile entre une première position dans laquelle le bord extérieur de la plaque 12 est emboîté dans le côté intérieur du capuchon 14 et une seconde position dans laquelle le bord extérieur de la plaque 12 est détaché du côté intérieur du capuchon 14 pour être logé dans la rainure 10, ledit capuchon 14 comprenant en outre une pluralité de pièces de verrouillage logées axialement dans le bord périphérique du capuchon 14 pour un mouvement de la plaque 12 de la première position à la seconde position par glissement dans une direction axiale vers la empilement de tôles. Le bord extérieur de la plaque 12 comprend en outre une partie inclinée de sorte qu'une pluralité de goupilles glisse contre la partie inclinée pour le mouvement de la plaque 12 de la première position à la seconde position.
For example, in another embodiment (not shown), the plate 12 is movable between a first position in which the outer edge of the plate 12 is fitted into the inner side of the cap 14 and a second position in which the outer edge of the plate 12 is detached from the interior side of the cap 14 to be housed in the groove 10, said cap 14 further comprising a plurality of locking pieces housed axially in the peripheral edge of the cap 14 for movement of the plate 12 of the first position to the second position by sliding in an axial direction towards the stack of sheets. The outer edge of the plate 12 further includes an inclined portion such that a plurality of pins slide against the inclined portion for movement of the plate 12 from the first position to the second position.
Claims (10)
installer un empilement de tôles sur un arbre de rotor (2) d'un rotor (1) ;
- presser une première face d'extrémité (4) de l'empilement contre un épaulement (8) faisant saillie radialement de l'arbre de rotor (2);
- comprimer l'empilement de tôles ;
- serrer axialement une seconde face d'extrémité (6) de l'empilement de tôles, axialement opposée à la première face d'extrémité (4), en insérant une plaque (12) dans une rainure (10) de l'arbre de rotor (2), et en mettant en contact la plaque (12) avec la seconde face d'extrémité (6).
Method of manufacturing the rotor (1) according to any one of claims 1 to 9, comprising the steps consisting of:
installing a stack of sheets on a rotor shaft (2) of a rotor (1);
- press a first end face (4) of the stack against a shoulder (8) projecting radially from the rotor shaft (2);
- compress the stack of sheets;
- axially clamp a second end face (6) of the stack of sheets, axially opposite the first end face (4), by inserting a plate (12) into a groove (10) of the shaft rotor (2), and bringing the plate (12) into contact with the second end face (6).
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