WO2018115678A1 - Machine électrique tournante comportant des éléments de maintien d'aimants - Google Patents

Machine électrique tournante comportant des éléments de maintien d'aimants Download PDF

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WO2018115678A1
WO2018115678A1 PCT/FR2017/053646 FR2017053646W WO2018115678A1 WO 2018115678 A1 WO2018115678 A1 WO 2018115678A1 FR 2017053646 W FR2017053646 W FR 2017053646W WO 2018115678 A1 WO2018115678 A1 WO 2018115678A1
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WO
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rotor
magnets
cavities
electrical machine
spring
Prior art date
Application number
PCT/FR2017/053646
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English (en)
Inventor
Svetislav JUGOVIC
Khadija El Baraka
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
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    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures

Definitions

  • the present invention relates to the field of rotating electrical machines, in particular for motor vehicles.
  • the field of the invention relates more particularly rotor-stator assemblies comprising magnetic elements to be maintained in the enclosure of the rotor.
  • Rotating electrical machines generally include a rotor-stator assembly. Electrical machines allow, depending on the type of operation envisaged, to generate a current or to produce a mechanical power from an induction current. In these two modes of operation, the rotor and the stator comprise either a coil or permanent magnets to generate a magnetic flux.
  • this solution is not optimal from the point of view of the constitution of the magnetic pole.
  • the assembly of the springs is long and the maintenance of the magnets is not made optimal.
  • this solution is not optimal during the assembly operation when a rotor pole comprises cavities having a complex profile.
  • the invention overcomes the aforementioned drawbacks.
  • the invention relates to a rotating electrical machine comprising a rotor intended to be mounted on a shaft, the rotor being arranged to be rotated relative to the stator, said rotor comprising:
  • each pole being formed by two adjacent cavities having a V-shaped or U-shaped profile in a plane orthogonal to the axis in which the shaft is of the electric machine, said cutting plane;
  • a spring having two arms connected to a connecting portion and forming an axial stop, the two arms being inserted into each of the cavities of a pole to exert a holding force of the magnets on the outer edge of the rotor.
  • One advantage is to maintain a constant force on the magnets to the outer diameter of the rotor once they are placed in the rotor.
  • An advantage of the double sipe is to simplify the assembly and to exert an increased stress on the magnets.
  • each arm forms a lamella having a plurality of bumps, each bump exerting a force in the cutting plane maintaining the magnet with which it is associated.
  • each magnet has a rectangular parallelepiped shape.
  • One advantage is to facilitate their insertion into the cavities of the rotor.
  • each arm has an end portion forming an axial stop for holding the magnets of a cavity on an axial side of the rotor.
  • each end portion exerts a restoring force in the direction of the axis of the rotor when it is mechanically biased in the axis.
  • One advantage is to absorb some of the mechanical stresses on the rotor while holding the magnets in their housing.
  • the two adjacent cavities form a single opening, the two cavities being joined by a recessed portion extending parallel to the cavities in the axis of the rotor forming the tip of the V-shaped profile. improve the magnetic performance of each magnetic pole of the rotor.
  • the connecting portion is deformable so as to allow folding to position the arms in parallel or substantially parallel directions to allow the introduction of the spring in a notch having two adjacent cavities.
  • One advantage is to make it possible to produce springs more easily insofar as they are defined in a common sheet and then folded during the rotor assembly operation.
  • the connecting portion comprises a flat portion forming a bearing surface extending on a transverse surface of the rotor. An advantage is to improve the robustness of the arms and the maintenance of the springs.
  • each cavity is adapted to receive an arm having four bumps each, each bump being adapted to maintain a magnet in a transverse plane.
  • This configuration is particularly advantageous for the sizing of certain electrical machines used in conjunction with a heat engine, particularly with regard to the magnetic performance of the rotor.
  • the invention relates to a method of mounting a rotating machine comprising a rotor, said method comprising: An insertion of at least one spring, comprising two arms connected to a connecting portion and forming an axial abutment, in two adjacent cavities of a pole of the rotor;
  • FIG. 1 a rotor of the prior art comprising magnets introduced into longitudinal cavities of said rotor and held by flexible lamellae
  • FIG. 2A a perspective view of a rotor of a rotating machine according to the invention
  • Figure 2B a sectional view of a rotor of a rotating machine shown in Figure 2A;
  • Figure 3 a sectional view of a spring of the invention introduced into an opening of the rotor of the invention
  • Figure 4 a connection portion of a bimetallic spring of the invention
  • Figure 5 is a top view of a notch having two cavities adapted to receive a spring of the invention.
  • the rotating machine comprises a not shown drive shaft which is for example engaged in the rotor 1. Generally two modes of operation are possible.
  • a first mode of operation comprises generating a stator supply current to induce a magnetic field so as to drive the drive shaft under the effect of the rotation of the rotor 1. This mode is used in particular when starting the vehicle.
  • a second mode of operation said generator or alternator, allows from the rotation of the drive shaft to engage the rotation of the rotor 1. Under the effect of the rotation of the magnets, a current induced in the coils is created and can power the electric machine. This mode of operation can be used, for example, to assist the heat engine.
  • FIG. 2A shows a rotor 1 of a rotating machine of the invention shown in perspective.
  • FIG. 2B represents a view from above of the rotor 1.
  • the rotor 1 has a substantially cylindrical shape and has a circumferential surface and two transverse surfaces whose shape is substantially a disc.
  • the rotor 1 is made from a plurality of sheet metal sheets assembled and compacted so as to form the cylindrical central frame of the rotor 1.
  • the rotor 1 of the invention relates to a rotor with permanent magnets. It can be used without winding or if necessary with a coil.
  • the magnets are arranged in longitudinal cavities extending for example from a surface transverse to the opposite transverse surface.
  • stator of the electric rotary machine is not shown in the figures. It can be for example a pinned stator pins.
  • the perspective view of the rotor 1 also represents the spring 12 having a V profile in the cross-section Pc and magnets 10.
  • the spring 12 and the magnets are inserted along the axis 2 of the rotor 1 in one of the arranged poles at the periphery of the rotor 1 and having two cavities 5, 5 'adjacent and each extending along the axis of the rotor 2.
  • Each pole comprises two cavities 5, 5 'longitudinal extending along a first and a second transverse axes in the cutting plane Pc in a form adapted to receive magnets.
  • the two transverse axes associated with a pole form an angle which is substantially the same angle as that formed by the two portions of the V-shaped profile of the spring 12.
  • the shape of the pole is therefore adjusted and adapted to receive a spring 12.
  • the passage extends longitudinally along an axis parallel to the axis 2 of the rotor 1. This passage therefore extends along the axis of the edge formed by the V-shaped profile.
  • the spring 12 is a bimetallic spring. Both blades are called arms.
  • the spring 12 thus comprises two arms 120 and 120 'which are physically connected to one of their ends.
  • This connecting portion 123 makes the two arms 120, 120' integral.
  • the connecting portion 123 maintains the two arms 120, 120 'along the longitudinal axis 2.
  • the two arms 120, 120' are held as a pin by their end which allows a curvature of said two arms.
  • the connecting portion 123 is arranged such that an angle is formed between the two arms 120, 120 '.
  • each arm 120, 120 ' has a curled skewed form.
  • the angle between each lamella of a pair of arms corresponds to the angle formed by the V of the V-shaped profile.
  • each spring 12 is plugged into a double longitudinal cavities 5 and 5 '.
  • connection portion 123 comprises a flat portion shown in FIG. 4.
  • the flat surface makes it possible to form a bearing and / or abutment surface with respect to the rotor 1 to block a movement of the spring 12 in a direction parallel to the axis 2 of the rotor 1.
  • the flat allows to adjust the length of each arm plugged into the cavities and makes sure that the spring 12 is inserted to the end, that is to say until the contact of the flat on the transverse surface of the rotor 1.
  • FIG. 4 is a perspective view of a spring of the invention and represents for this purpose a portion of each arm 120, 120 ', each being connected to the flat by means of a connecting portion 122, 122' providing a certain deformability to insert the arms 120, 120 'in the cavities 5, 5'.
  • Figure 5 shows a sectional view of the notch 5, 5 '.
  • a hatched portion 55 forms a bearing surface of the transverse surface of the rotor 1 on which the flat can extend.
  • the two longitudinal cavities 5, 5 ' comprise a longitudinal opening 56 for communicating the two cavities 5, 5' between them.
  • the two cavities 5, 5 ' form a single cavity having a gap 56 in common.
  • FIG. 5 represents an example of junction of two cavities 5, 5 'of a notch having a substantially V-shaped section.
  • the cavities 5 and 5' communicate or not, they will be called cavities longitudinal 5 and 5 'and the notch denotes the pair of cavities forming a pole of the rotor 1.
  • the gap 56 between two cavities 5 and 5 ' improves the magnetic performance of a magnetic pole of the rotor 1.
  • the magnets of a notch 5, 5 ' are considered in pairs in a cutting plane Pc to form a magnetic pole having a V-shaped section. to reduce the necessary mass of magnets and thus makes it possible to limit the radial extent of an equivalent V-shaped non-profiled magnet.
  • the two arms 120, 120 ' form a wall closing the passage between the two longitudinal cavities 5, 5'.
  • the connecting portion 123 makes it possible to reinforce the holding of each arm 120, 120 introduced into a longitudinal cavity 5, 5 'and therefore of the spring 12.
  • Such a spring 12 has a better resistance to the vibrations and to the movements generated by the rotation of the rotor 1.
  • Each recess 5, 5 'of a recess comprises lateral portions forming holding abutments for each arm 120, 120' of the spring 12.
  • FIG. 5 represents an abutment 50, 50 'and an abutment 51, respectively 51' for maintain each arm in the cavity 5 into which it is introduced, respectively 5 '.
  • the stops 50, 51 make it possible to maintain the restoring force of the spring 12 on the magnets 10 without the arms 120, 120 'of the spring 12 being able to evolve out of the cavity 5, 5'.
  • each lamella comprises a plurality of bumps 125 acting as a spring exerting a holding force in a plane transverse to the spring 12, that is to say a plane parallel to the plane Pc. This holding force makes it possible to retain the magnets which are inserted into the cavities 5, 5 'along the arms 120, 120'.
  • each bump 125 makes it possible to retain a magnet 10 vis-à-vis the bump 125 and thus press it against the wall of the longitudinal cavity 5 or 5 '.
  • each lamella comprises a single bump 125 extending along the length of the arm 120.
  • the boss 125 of the lamella exerts a force along the lamella with a maximum force in the center.
  • One or more magnets 10 may be retained in a plane Pc by such an arm.
  • each blade comprises a plurality of bumps 125, each bump 125 retaining at least two magnets.
  • the slats forming the arms of the spring 12 are advantageously made of stainless steel. Any other non-magnetic material for producing the springs is suitable for the solution of the invention.
  • One advantage is to avoid the creation of short circuits with the magnets while allowing the creation of a pair of magnets having a V-shaped section in a slice according to a section plane Pc.
  • the nonmagnetic material of the spring 12 makes it possible not to alter the magnetic flux created by the pair of magnets forming a V-shaped pole in a transverse section.
  • the magnets 10 make it possible to generate a magnetic flux in the rotating machine in order to drive it.
  • each magnet 10 has a parallelepipedal shape.
  • Each magnet 10 is inserted into a cavity whose profile is compatible with a rectangular shape in the cutting plane Pc.
  • the magnets 10 may have a parallelepiped shape right or cylindrical.
  • the magnets 10 have a length less than a quarter of the length of the rotor 1. According to an exemplary embodiment, four magnets 10 are inserted into each cavity 5, 5 '. In this example, each arm 120, 120 'has four bumps 125 for retaining the four magnets 10 in a transverse plane Pc.
  • two magnets are introduced into each longitudinal cavity 5, 5 '.
  • a single magnet is introduced into each longitudinal cavity 5, 5 '.
  • the rotor 1 comprises a cover (not shown) allowing to limit the axial displacements of the spring 12.
  • the bonnet prevents the springs 12 from coming out of their housing under the effect of the movements of the rotor 1.
  • the hood makes it possible to retain the dust of magnets that can be produced by friction.
  • the hood makes it possible to avoid the exit of the magnets 10 which would be ejected from their housing under the effect of the centrifugal force of the rotor 1 and this in spite of the restoring force exerted by the spring 12 on the magnets 10.
  • each end portion 124, 124 'respectively of an arm 120, 120' also exerts an axial restoring force so as to push the magnet 10 which is positioned at the end of the cavity 5, 5 'of the rotor 1.
  • each end portion 124, 124 ' acts as a stop preventing the magnets 10 from leaving the cavities 5, 5'. They can also act as a spring pushing the magnet 10 back to its position in the cavity 5, 5 '. This solution provides better resistance to shocks and vibrations.
  • FIG. 2A shows a top view of the rotor 1 in a plane Pc.
  • the rotor 1 comprises a central axial opening 6 allowing the passage of a not shown drive shaft.
  • openings 8 are made to lighten the weight of the rotor 1. In addition, these openings 8 also allow the passage of screws for fixing the cover. In the exemplary case of Figure 2A, there are eight openings 8 disposed in the circumference of an inner circle to the section of the rotor 1 and surrounding the central axial opening 6. The shape of the openings 8 may have a profile circular, square, trapezoidal, diamond or parallelepiped.
  • only a few openings 8, for example four openings 8, are used for the passage of fixing screws.
  • the other openings 8 make it possible to lighten the weight of the rotor 1.
  • openings 7 are made for the passage of fasteners to maintain the structure of the rotor 1.
  • the latter comprises a plurality of sheets of sheets, these elements make it possible to ensure a certain compactness of the frame forming the rotor 1.
  • fixing rods such as rivets are inserted in each opening and passes through the length of the rotor 1 to fix the hood at the opposite end of the rotor 1.
  • the shape of the openings 7 may have a profile circular, square, trapezoidal, diamond or parallelepiped.
  • the method of mounting an electric rotary machine comprising a rotor comprises:
  • a connecting portion 123 connecting the two arms 120, 120 ' comprises a flat part for limiting and controlling the insertion of the arms in each slot ⁇ 5, 5' ⁇ .
  • the method comprises:
  • the method of the invention comprises:
  • An advantage of such a method of assembly is the speed of assembly of the rotor 1.
  • the conventional step of bonding the magnets 10 is thus suppressed.
  • the mounting method also allows easy disassembly. Indeed, the extraction of the magnets 10 can be done easily by pulling the spring 12 of the notch ⁇ 5, 5 ' ⁇ . Maintenance or control operations are thus facilitated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

Machine électrique tournante comportant un rotor (1) monté sur un arbre, le rotor (1) étant agencé pour être en rotation par rapport au stator, ledit rotor (1) comportant: des cavités longitudinales pour recevoir au moins un aimant permanent (10) et formant des pôles magnétiques du rotor (1), chaque pôle étant formé par deux cavités adjacentes ayant un profil en V ou en U dans un plan orthogonal à l'axe (2) dans lequel s'étant l'arbre de la machine électrique; un ressort (12) comportant deux bras (120, 120') reliés à une portion de connexion (123) et formant une butée axiale, les deux bras (120, 120') étant insérés dans chacune des cavités d'un pôle pour exercer une force de maintien des aimants (10) sur le bord externe du rotor (1).

Description

MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE COMPORTANT DES ELEMENTS
DE MAINTIEN D'AIMANTS
La présente invention concerne le domaine des machines électriques tournantes notamment pour véhicules automobiles. Le domaine de l'invention concerne plus particulièrement les ensembles rotor-stator comportant des éléments magnétiques devant être maintenus dans l'enceinte du rotor.
Les machines électriques tournantes comprennent généralement un ensemble rotor-stator. Les machines électriques permettent, selon le type de fonctionnement envisagé, de générer un courant ou de produire une puissance mécanique à partir d'un courant d'induction. Dans ces deux modes de fonctionnement, le rotor et le stator comprennent soit une bobine, soit des aimants permanents afin de générer un flux magnétique.
Actuellement, parmi les solutions utilisant des aimants permanents, il existe des rotors intégrant en leur sein des cavités pour y placer les aimants. Ces derniers peuvent être agencés de différentes manières afin de générer le champ optimum selon la configuration de la machine tournante électrique.
A ce jour, une solution consiste à intégrer les aimants et les maintenir à partir d'une colle. Or cette solution est fastidieuse à mettre en œuvre. Elle est longue et peut conduire à générer des points de fragilité selon la tenue des colles utilisées. Enfin, les chocs ou vibrations générés par la machine tournante électrique peuvent conduire à l'expulsion d'aimants, voire à les dégrader
Une solution alternative consiste à placer dans chaque logement du rotor prévu pour accueillir les aimants une bande flexible exerçant une force de maintien sur l'aimant pour les maintenir. Une telle solution est représentée à la figure 1 .
Cependant, cette solution n'est pas optimale du point de vue de la constitution du pôle magnétique. Par ailleurs, le montage des ressorts est long et le maintien des aimants n'est pas rendu optimal. Enfin, cette solution n'est pas optimale lors de l'opération d'assemblage lorsque un pôle rotor comprend des cavités ayant un profil complexe.
L'invention permet de pallier aux inconvénients précités.
Selon un aspect, l'invention concerne une machine électrique tournante comportant un rotor destiné à être monté sur un arbre, le rotor étant agencé pour être en rotation par rapport au stator, ledit rotor comportant:
des cavités longitudinales pour recevoir au moins un aimant permanent et formant des pôles magnétiques du rotor, chaque pôle étant formé par deux cavités adjacentes ayant un profil en V ou en U dans un plan orthogonal à l'axe dans lequel s'étant l'arbre de la machine électrique, dit plan de coupe ;
un ressort comportant deux bras reliés à une portion de connexion et formant une butée axiale, les deux bras étant insérés dans chacune des cavités d'un pôle pour exercer une force de maintien des aimants sur le bord externe du rotor.
Un avantage est de maintenir un effort constant sur les aimants vers le diamètre extérieur du rotor une fois qu'ils sont placés dans le rotor. Un avantage de la double lamelle est de simplifier le montage et d'exercer une contrainte accrue sur les aimants.
Selon un mode de réalisation, chaque bras forme une lamelle comportant une pluralité de bosses, chaque bosse exerçant une force dans le plan de coupe maintenant l'aimant auquel elle est associée. Un avantage est de concevoir une lamelle spécialement adaptée à la configuration des aimants à disposer notamment en ce qui concerne leur structure et leur nombre.
Selon un mode de réalisation, chaque aimant a une forme de parallélépipède rectangle. Un avantage est de faciliter leur insertion dans les cavités du rotor.
Selon un mode de réalisation, chaque bras comporte une partie extrémale formant une butée axiale pour maintenir les aimants d'une cavité d'un côté axial du rotor. Selon un mode de réalisation, chaque partie extrémale exerce une force de rappel dans la direction de l'axe du rotor lorsqu'elle est sollicitée mécaniquement dans l'axe.
Un avantage est de pouvoir absorber une partie des contraintes mécaniques s'exerçant sur le rotor tout en maintenant les aimants dans leur logement.
Selon un mode de réalisation, les deux cavités adjacentes forment une unique ouverture, les deux cavités étant jointes par une portion évidée s'étendant parallèlement aux cavités dans l'axe du rotor formant la pointe du profil en forme de V. Un avantage est d'améliorer les performances magnétiques de chaque pôle magnétique du rotor.
Selon un mode de réalisation, la portion de connexion est déformable de manière à permettre un pliage permettant de positionner les bras dans des directions parallèles ou sensiblement parallèles afin de permettre l'introduction du ressort dans une encoche comportant deux cavités adjacentes. Un avantage est de permettre de produire des ressorts plus aisément dans la mesure où ils sont définis dans une tôle commune et pliés ensuite lors de l'opération de montage du rotor. Selon un mode de réalisation, la portion de connexion comprend un méplat formant une surface d'appui s'étendant sur une surface transversale du rotor. Una avantage est d'améliorer la robustesse des bras et le maintien des ressorts.
Selon un mode de réalisation, chaque cavité est adaptée pour recevoir un bras ayant quatre bosses chacun, chaque bosse étant adaptée à maintenir un aimant selon un plan transversal. Cette configuration est particulièrement avantageuse pour le dimensionnement de certaines machines électriques utilisées conjointement avec un moteur thermique, notamment en ce qui concerne les performances magnétiques du rotor.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de montage d'une machine tournante comportant un rotor, ledit procédé comportant : - Une insertion d'au moins un ressort, comportant deux bras reliés à une portion de connexion et formant une butée axiale, dans deux cavités adjacentes d'un pôle du rotor
- Une insertion d'une pluralité d'aimants dans chaque cavité du pôle du rotor, l'insertion s'effectuant selon l'axe du rotor en forçant la force de maintien des aimants exercé par le ressort le long de chaque cavité ;
- Une insertion d'une flasque de maintien sur une extrémité du rotor après l'insertion de tous les ressorts et les aimants à insérer dans le rotor.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :
figure 1 : un rotor de l'art antérieur comportant des aimants introduits dans des cavités longitudinales dudit rotor et maintenus par des lamelles flexibles ; figure 2A : une vue en perspective d'un rotor d'une machine tournante selon l'invention;
figure 2B : une vue de coupe d'un rotor d'une machine tournante représentée à la figure 2A ;
figure 3 : une vue de coupe d'un ressort de l'invention introduit dans une ouverture du rotor de l'invention ;
figure 4 : une portion de connexion d'un ressort bilames de l'invention ;
figure 5 : une vue de dessus d'une encoche comportant deux cavités aptes à recevoir un ressort de l'invention.
La machine tournante comporte un arbre d'entraînement non représenté qui est par exemple fretté dans le rotor 1 . Généralement deux modes de fonctionnement sont possibles.
Un premier mode de fonctionnement, dit moteur, comprend la génération d'un courant d'alimentation du stator pour induire un champ magnétique de manière à entraîner l'arbre d'entraînement sous l'effet de la rotation du rotor 1 . Ce mode est notamment utilisé lors du démarrage du véhicule. Un second mode de fonctionnement, dit générateur ou alternateur, permet à partir de la rotation de l'arbre d'entraînement d'engager la rotation du rotor 1 . Sous l'effet de la rotation des aimants, un courant induit dans les bobines est créé est peut alimenter la machine électrique. Ce mode de fonctionnement peut être par exemple utilisé pour assister le moteur thermique.
La figure 2A représente un rotor 1 d'une machine tournante de l'invention représenté en perspective. La figure 2B représente une vue de dessus du rotor 1 . Le rotor 1 a une forme sensiblement cylindrique et comporte une surface circonférentielle et deux surfaces transversales dont la forme est sensiblement un disque.
Selon un mode de réalisation, le rotor 1 est réalisé à partir d'une pluralité de feuilles de tôle assemblées et compactées de sorte à former le bâti central cylindrique du rotor 1 . Le rotor 1 de l'invention se rapporte à un rotor à aimants permanents. Il peut être utilisé sans bobinage ou le cas échéant avec une bobine. Les aimants sont agencés dans des cavités longitudinales s'étendant par exemple d'une surface transversale à la surface transversale opposée.
Le stator de la machine tournante électrique n'est pas représenté sur les figures. Il peut s'agir par exemple d'un stator bobiné à épingles.
La vue en perspective du rotor 1 représente également le ressort 12 ayant un profil en V dans la coupe transversale Pc et des aimants 10. Le ressort 12 et les aimants sont insérés selon l'axe 2 du rotor 1 dans l'un des pôles agencés en périphérie du rotor 1 et comportant deux cavités 5, 5' adjacentes et s'étendant chacune selon l'axe du rotor 2.
Chaque pôle comprend deux cavités 5, 5' longitudinales s'étendant selon un premier et un second axes transversaux dans le plan de coupe Pc selon une forme adaptée à recevoir des aimants. Les deux axes transversaux associés à un pôle forment un angle qui est sensiblement le même angle que celui formé par les deux portions du profil en V du ressort 12. La forme du pôle est donc ajustée et adaptée à recevoir un ressort 12. Selon un mode de réalisation, les deux cavités 5, 5' partagent un passage ménagé faisant correspondre les deux cavités pour former une unique encoche. Selon un exemple de réalisation, le passage s'étend longitudinalement selon un axe parallèle à l'axe 2 du rotor 1 . Ce passage s'étend donc le long de l'axe de l'arête formé par le profil en V.
Selon un exemple de réalisation représenté à la figure 2A, le ressort 12 est un ressort bilames. Les deux lames sont appelées des bras. Le ressort 12 comprend donc deux bras 120 et 120' qui sont reliés physiquement à l'une de leur extrémité. Les deux bras 120, 120' sont joints par une portion de connexion 123. Cette portion de connexion 123 permet de rendre solidaire les deux bras 120, 120'. En outre, la portion de connexion 123 assure un maintien des deux bras 120, 120' selon l'axe longitudinal 2. Les deux bras 120, 120' sont maintenus comme une épingle par leur extrémité qui permet une courbure desdits deux bras. La portion de connexion 123 est agencée de telle sorte qu'un angle est formé entre les deux bras 120, 120'. Selon un exemple de réalisation, chaque bras 120, 120' a une forme de lamelle gondolée. Avantageusement, l'angle entre chaque lamelle d'un couple de bras correspond à l'angle formé par le V du profil en V.
Avantageusement, chaque ressort 12 est enfiché dans une double cavités longitudinales 5 et 5'. Chacun des bras 120, 120' étant maintenu dans une cavité 5 ou 5', le ressort 12 est alors maintenu par les parois de chacune des cavités 5, 5'.
Selon un mode de réalisation, la portion de connexion 123 comprend un méplat représenté à la figure 4. Le méplat permet de former une surface d'appui et/ou de butée vis-à-vis du rotor 1 pour bloquer un mouvement du ressort 12 dans un sens parallèle à l'axe 2 du rotor 1 . En outre, le méplat permet d'ajuster la longueur de chaque bras enfiché dans les cavités et permet de s'assurer que le ressort 12 est insérer jusqu'au bout, c'est-à-dire jusqu'au contact du méplat sur la surface transversale du rotor 1 .
La figure 4 est une vue en perspective d'un ressort de l'invention et représente à cet effet une portion de chaque bras 120, 120', chacun étant relié au méplat par l'intermédiaire d'une portion de rattachement 122, 122' assurant une certaine déformabilité pour insérer les bras 120, 120' dans les cavités 5, 5'. La figure 5 représente une coupe en vue de dessus de l'encoche 5, 5'. Une partie hachurée 55 forme une surface d'appui de la surface transversale du rotor 1 sur laquelle le méplat peut s'étendre.
Selon un mode de réalisation, les deux cavités longitudinales 5, 5' comprennent une ouverture longitudinale 56 permettant de faire communiquer les deux cavités 5, 5' entre elles. Dans ce cas de figure, les deux cavités 5, 5' ne forment qu'une seule cavité ayant un interstice 56 en commun. La figure 5 représente un exemple de jonction de deux cavités 5, 5' d'une encoche ayant une section en forme sensiblement de V. Dans la suite de la description que les cavités 5 et 5' communiquent ou non, elles seront nommées des cavités longitudinales 5 et 5' et l'encoche désigne le couple de cavités formant un pôle du rotor 1 . L'interstice 56 entre deux cavités 5 et 5' permet d'améliorer la performance magnétique d'un pôle magnétique du rotor 1 . D'un point de vue magnétique, les aimants d'une encoche 5, 5' sont considérés deux à deux dans un plan de coupe Pc pour former un pôle magnétique ayant une section en forme de V. Cet agencement en forme de V permet de réduire la masse d'aimants nécessaire et permet donc de limiter l'étendue radiale d'un aimant équivalent non profilé en forme de V.
Selon un mode de réalisation, les deux bras 120, 120' forment une paroi fermant le passage entre les deux cavités longitudinales 5, 5'.
La portion de connexion 123 permet de renforcer le maintien de chaque bras 120, 120 introduit dans une cavité longitudinale 5, 5' et donc du ressort 12. Un tel ressort 12 a une meilleure tenue aux vibrations et aux mouvements engendrés par la rotation du rotor 1 .
Chaque cavité 5, 5' d'une encoche comprend des portions latérales formant des butées de maintien de chaque bras 120, 120' du ressort 12. La figure 5 représente une butée 50, respectivement 50' et une butée 51 , respectivement 51 ' pour maintenir chaque bras dans la cavité 5 dans laquelle il est introduit, respectivement 5'. Les butées 50, 51 permettent de maintenir la force de rappel du ressort 12 sur les aimants 10 sans que les bras 120, 120' du ressort 12 ne puissent évoluer hors de la cavité 5, 5'.
Une autre butée 52, 52' en bout de cavité 5, 5' permet de maintenir les bras 120, 120' du ressort 12 confinés dans leur logement. Du fait de la présence des aimants dans les cavités, chaque bras est plaqué sur une surface intérieure longitudinale et maintenu entre deux butées, comme par exemple la butée 50 et 52. Selon un premier exemple de réalisation, chaque lamelle comprend une pluralité de bosses 125 agissant comme un ressort exerçant une force de maintien dans un plan transversal au ressort 12, c'est-à-dire un plan parallèle au plan Pc. Cette force de maintien permet de retenir les aimants qui sont insérés dans les cavités 5, 5' le long des bras 120, 120'. Un avantage est que chaque bosse 125 permet de retenir un aimant 10 en vis-à- vis de la bosse 125 et de le plaquer ainsi contre la paroi de la cavité longitudinale 5 ou 5'.
Selon un second exemple de réalisation non représenté, chaque lamelle comprend une unique bosse 125 s'étend sur la longueur du bras 120. Dans ce cas de figure, la bosse 125 de la lamelle exerce une force le long de la lamelle avec une force maximale en son centre. Un ou plusieurs aimants 10 peuvent être retenus dans un plan Pc par un tel bras.
Selon un autre mode de réalisation non représenté, chaque lamelle comprend une pluralité de bosses 125, chaque bosse 125 retenant au moins deux aimants.
Les lamelles formant les bras du ressort 12 sont avantageusement réalisées en Inox. Tout autre matériau amagnétique pour la réalisation des ressorts convient à la solution de l'invention. Un avantage est d'éviter la création de courts circuits avec les aimants tout en permettant la création d'un couple d'aimants ayant une section en forme de V dans une tranche selon un plan de coupe Pc. Le matériau amagnétique du ressort 12 permet de ne pas altérer le flux magnétique créé par le couple d'aimants formant un pôle en V selon une tranche transversale.
Les aimants 10 permettent de générer un flux magnétique dans la machine tournante afin de l'entraîner.
Selon un mode de réalisation, chaque aimant 10 a une forme parallélépipédique. Chaque aimant 10 s'insère dans une cavité dont le profil est compatible d'une forme rectangulaire dans le plan de coupe Pc. Selon un autre exemple de réalisation, les aimants 10 peuvent avoir une forme de parallélépipède droit ou cylindrique.
Selon un mode de réalisation, les aimants 10 ont une longueur inférieure au quart de la longueur du rotor 1 . Selon un exemple de réalisation, quatre aimants 10 sont insérés dans chaque cavité 5, 5'. Dans cet exemple, chaque bras 120, 120' comporte quatre bosses 125 permettant de retenir les quatre aimants 10 dans un plan transversal Pc.
Un avantage de l'introduction d'une pluralité d'aimants 10 dans chaque cavité longitudinale 5, 5' est de réduire les pertes magnétique,
Selon d'autres modes de réalisation, deux aimants sont introduits dans chaque cavité longitudinale 5, 5'. Selon un mode de réalisation, un unique aimant est introduit dans chaque cavité longitudinale 5, 5'.
Selon un mode de réalisation, au niveau de la partie supérieure du rotor 1 représenté sur la figure 2A, c'est-à-dire sur la partie par laquelle on insère les ressorts 12, le rotor 1 comprend un capot (non représenté) permettant de limiter les déplacements axiaux du ressort 12. Le capot évite que les ressorts 12 ne sortent de leur logement sous l'effet des mouvements du rotor 1 . En outre, le capot permet de retenir les poussières d'aimants pouvant être produites par les frottements. En dernier recours, le capot permet d'éviter la sortie des aimants 10 qui seraient éjectés de leur logement sous l'effet de la force centrifuge du rotor 1 et ce malgré la force de rappel exercée par le ressort 12 sur les aimants 10. A l'une des extrémités du rotor 1 , les aimants 10 sont retenus par les parties extrémales 124, 124' du ressort 12 et à l'extrémité opposée, les aimants 10 sont retenus par le capot. Chaque partie extrémale 124, 124' respectivement d'un bras 120, 120' exerce également une force de rappel axiale de sorte à repousser l'aimant 10 qui est positionnée à l'extrémité de la cavité 5, 5' du rotor 1 . Ainsi, chaque partie extrémale 124, 124' agit comme une butée empêchant les aimants 10 de sortir des cavités 5, 5'. Ils peuvent également agir comme un ressort repoussant l'aimant 10 pour le ramener dans sa position dans la cavité 5, 5'. Cette solution assure une meilleure tenue aux chocs et aux vibrations.
Le ressort 12 est dimensionné de telle sorte que la force de rappel exercée par les bosses 125 est suffisamment élevée pour maintenir les aimants 10. Toutefois, dans certaines configurations de chocs ou d'endommagements des pièces, les aimants 10 peuvent être mobiles dans la cavité 5 ou 5'. Le capot permet ainsi d'éviter qu'un aimant 10 ne sorte de son logement. Le capot assure ainsi une certaine sécurité de fonctionnement. La figure 2A représente une vue de dessus du rotor 1 dans un plan Pc. Le rotor 1 comporte une ouverture axiale centrale 6 permettant le passage d'un arbre d'entraînement non représenté.
Selon un mode de réalisation, des ouvertures 8 sont réalisées pour alléger le poids du rotor 1 . En outre, ces ouvertures 8 permettent également le passage de vis pour fixer le capot. Selon le cas d'exemple de la figure 2A, il y a huit ouvertures 8 disposées dans la circonférence d'un cercle intérieur à la section du rotor 1 et entourant l'ouverture axiale centrale 6. La forme des ouvertures 8 peut avoir un profil circulaire, carré, trapézoïdale, de losange ou de parallélépipède.
Selon un mode de réalisation, seules quelques ouvertures 8, par exemple quatre ouvertures 8, sont utilisées pour le passage de vis de fixation. Dans ce cas de figure, les autres ouvertures 8 permettent d'alléger le poids du rotor 1 .
Selon un mode de réalisation, des ouvertures 7 sont réalisées pour le passage d'éléments de fixation pour maintenir la structure du rotor 1 . Lorsque ce dernier comprend une pluralité de feuilles de tôles, ces éléments permettent d'assurer une certaine compacité du bâti formant le rotor 1 . Selon un exemple de réalisation, des tiges de fixation telles que des rivets sont insérées dans chaque ouverture et traverse la longueur du rotor 1 pour fixer le capot à l'extrémité opposé du rotor 1 . Selon le cas d'exemple de la figure 2A, il y a huit ouvertures 7 disposés dans la circonférence d'un cercle intérieur à la section du rotor 1 et entourant l'ouverture axiale centrale 6. La forme des ouvertures 7 peut avoir un profil circulaire, carré, trapézoïdale, de losange ou de parallélépipède.
Selon un exemple de réalisation, le procédé de montage d'une machine tournante électrique comportant un rotor, comprend :
- Une insertion d'au moins un ressort bilames 12 dans une encoche {5, 5'}. L'encoche {5, 5'} comporte deux cavités 5, 5' adjacentes dans lesquelles les deux lames 120, 120' du ressort 12 sont insérées. Les deux lames 120, 120' forment des bras qui sont insérés jusqu'à un contact du ressort 12 sur la surface transversale du rotor 1 , ledit contact assurant une butée. Une portion de connexion 123 reliant les deux bras 120, 120' comporte un méplat permettant de limiter et contrôler l'insertion des bras dans chaque encoche {5, 5'}.
En outre, le procédé comporte :
- Une insertion d'une pluralité d'aimants 10 dans chaque cavité 5, 5' du pôle du rotor 1 . L'insertion des aimants 10 s'effectue selon un axe parallèle à l'axe 2 du rotor 1 . Les aimants 10 sont insérés un à un et sont positionnés chacun en vis-à-vis d'une bosse 125 de la lame du ressort 12. Chaque bosse 125 permet d'exercer une force de rappel sur l'aimant 10 pour maintenir des aimants 10 dans une position donnée d'une cavité 5, 5' de l'encoche. Enfin, le procédé de l'invention comporte :
- Une insertion d'une flasque de maintien sur une extrémité du rotor 1 après l'insertion de tous les ressorts 12 et les aimants 10 dans les cavités 5, 5'. La flasque forme un capot permettant de maintenir les ressorts 12 de manière à éviter leur extraction des logements du rotor 1 .
Un avantage d'un tel procédé de montage est la rapidité de montage du rotor 1 . L'étape conventionnelle de collage des aimants 10 est ainsi supprimée. Le procédé de montage permet également un démontage facilité. En effet, l'extraction des aimants 10 peut se faire aisément en tirant le ressort 12 de l'encoche {5, 5'}. Les opérations de maintenance ou de contrôle sont ainsi facilitées.

Claims

REVENDICATIONS
Machine électrique tournante comportant un rotor (1 ) destiné à être monté sur un arbre, le rotor (1 ) étant agencé pour être en rotation par rapport au stator, ledit rotor (1 ) comportant:
- des cavités longitudinales (5, 5') pour recevoir au moins un aimant permanent (10) et formant des pôles magnétiques du rotor (1 ), chaque pôle étant formé par deux cavités adjacentes (5, 5') ayant un profil en V ou en U dans un plan orthogonal (Pc) à l'axe (2) dans lequel s'étant l'arbre de la machine électrique ;
- un ressort (12) comportant deux bras (120, 120') reliés à une portion de connexion (123) et formant une butée axiale, les deux bras (120, 120') étant insérés dans chacune des cavités (5, 5') d'un pôle pour exercer une force de maintien des aimants (10) sur le bord externe du rotor (1 ).
Machine électrique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque bras (120,120') forme une lamelle comportant une pluralité de bosses, chaque bosse (125) exerçant une force dans le plan de coupe maintenant l'aimant (10) auquel elle est associée.
Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que chaque aimant (10) a une forme de parallélépipède rectangle.
Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque bras (120, 120') comporte une partie extrémale (124, 124') formant une butée axiale pour maintenir les aimants d'une cavité d'un côté axial du rotor (1 ).
Machine électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque partie extrémale (124, 124') exerce une force de rappel dans la direction de l'axe du rotor (2) lorsqu'elle est sollicitée mécaniquement dans l'axe (2).
6. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les deux cavités adjacentes forment une unique ouverture, les deux cavités (5, 5') étant jointes par une portion évidée (56) s'étendant parallèlement aux cavités dans l'axe du rotor (1 ) formant la pointe du profil en forme de V.
7. Machine électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la portion de connexion (123) est déformable de manière à permettre un pliage permettant de positionner les bras (120, 120') dans des directions parallèles ou sensiblement parallèles afin de permettre l'introduction du ressort (12) dans une encoche comportant deux cavités adjacentes (5, 5').
8. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la portion de connexion (123) comprend un méplat formant une surface d'appui s'étendant sur une surface transversale du rotor (1 ).
9. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque cavité (5 5') est adaptée pour recevoir un bras (120, 120') ayant quatre bosses (125) chacun, chaque bosse (125) étant adaptée à maintenir un aimant selon un plan transversal.
10. Procédé de montage d'une machine tournante comportant un rotor (1 ), ledit procédé comportant :
- Une insertion d'au moins un ressort (12), comportant deux bras (120, 120') reliés à une portion de connexion (123) et formant une butée axiale, dans deux cavités adjacentes (5, 5') d'un pôle du rotor
- Une insertion d'une pluralité d'aimants (10) dans chaque cavité (5, 5') du pôle du rotor (1 ), l'insertion s'effectuant selon l'axe du rotor en forçant la force de maintien des aimants (10) exercé par le ressort (12) le long de chaque cavité (5, 5'); - Une insertion d'une flasque de maintien sur une extrémité du rotor (1 ) après l'insertion de tous les ressorts (12) et les aimants (10) à insérer dans le rotor (1 ).
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