EP2316156A2 - Rotor interieur a arbre rainure pour machine electrique tournante - Google Patents

Rotor interieur a arbre rainure pour machine electrique tournante

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Publication number
EP2316156A2
EP2316156A2 EP09777485A EP09777485A EP2316156A2 EP 2316156 A2 EP2316156 A2 EP 2316156A2 EP 09777485 A EP09777485 A EP 09777485A EP 09777485 A EP09777485 A EP 09777485A EP 2316156 A2 EP2316156 A2 EP 2316156A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
shaft
pole pieces
radial
rotor according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09777485A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bertrand Vedy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Michelin Recherche et Technique SA France
Original Assignee
Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Michelin Recherche et Technique SA France
Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Michelin Recherche et Technique SA Switzerland, Michelin Recherche et Technique SA France, Societe de Technologie Michelin SAS filed Critical Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Publication of EP2316156A2 publication Critical patent/EP2316156A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H02K1/2773—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect consisting of tangentially magnetized radial magnets

Definitions

  • the invention relates to rotating electrical machines whose rotor comprises permanent magnets. More specifically, the invention relates to machines in which the magnets are disposed in recesses of the rotor.
  • the electrical machines in question are commonly referred to by the term "buried magnets". This principle of rotor arrangement is widely applied for autopiloted synchronous machines with flux concentration.
  • the sizing of a rotating electrical machine depends on its nominal torque. The higher the torque that a motor is capable of delivering, the larger the electric motor, all other things being equal. However, there are applications for which it is desirable to achieve both significant power and great compactness of the engine. To give just a concrete example, when it is desired to install electric traction motors in the wheels of motor vehicles, it is desirable to be able to develop powers of at least 10 kW per motor, and even for the most part at least 25 kW. or 30 kW per motor, for as little weight as possible to limit unsprung masses as much as possible. It is also desirable that the size is also very small, exceeding as little as possible the interior volume of the wheel so as not to interfere with the vehicle elements during suspension travel and during other types of movement of the wheel relative at the vehicle's cash desk.
  • Vibrations mechanical and acoustic
  • Vibrations also represent a growing difficulty as one increases the speed of rotation.
  • An object of the invention is to provide an improved rotor, particularly with regard to the transmission of drive forces to the shaft.
  • the invention thus relates to a buried magnet internal rotor for a rotating electrical machine, the rotor comprising:
  • a plurality of pole pieces made of magnetic material and surrounding the shaft, the pole pieces delimiting between them housing,
  • a plurality of permanent magnets arranged in the housings,
  • said rotor being characterized in that the shaft comprises a plurality of longitudinal grooves cooperating with radial tenons of the pole pieces.
  • the shaft has as many longitudinal grooves as the rotor has poles.
  • the shaft has 6 longitudinal grooves. More preferably, the radial walls of each longitudinal groove of the shaft are parallel to each other.
  • the pole pieces consist of a stack of sheets, each sheet extending substantially radially from the shaft and having a radial projection, said radial projection forming a portion of said pin.
  • the rotor further comprises a lateral flange axially on each side of the pole pieces along the shaft, said lateral flanges axially clamping the pole pieces by means of tie rods, the centrifugal forces exerted on the parts.
  • polar elements being taken up by said lateral flanges.
  • the central opening of one of the side flanges comprises a shoulder adapted to cooperate with an inner shoulder of the shaft to define an axial position of the pole pieces on the shaft.
  • the side flanges are slidably mounted in rotation on the shaft.
  • the invention also relates to a rotating electrical machine comprising such a buried magnet rotor.
  • Figure 1 is a sectional view along the axis of a rotor according to the invention along a broken line A-A visible in Figures 2 and 3.
  • FIG. 2 is a partial sectional view perpendicular to the axis of the rotor of FIG. 1 along a line B-B visible in FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view perpendicular to the axis of the rotor of FIG. 1 along a line C-C visible in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a perspective view of the shaft 2.
  • Figure 5 is a perspective view of a section along the rotor axis of the embodiment of the flanges and shims magnets.
  • FIG. 6 is a view similar to FIG. 1 of a second embodiment of the rotor according to the invention. - AT -
  • a rotor 1 for a hexa-polar machine further comprising a not shown stator.
  • the rotor 1 comprises a one-piece shaft 2 resting on bearings 20.
  • Six pole pieces 30 are seen, preferably formed by a stack of ferro-magnetic sheets 3.
  • Each sheet 3 is substantially perpendicular to the axis of the shaft.
  • the sheets may have a very small thickness, for example of the order of a few tenths of a millimeter, for example 0.2 mm. Note in passing that the invention is also useful in the case of massive polar parts (non-laminated).
  • each lateral flange and optionally each intermediate flange 7 has a central opening.
  • the shape of the central opening of the lateral flanges is circular while that of the central opening of the intermediate flanges is adjusted to that of the shaft 2, ie here grooved.
  • a tie rod 6 passes through the stack of sheets 3, where appropriate the intermediate plates or flanges, and allows to enclose the whole between the side flanges 5 and 5 '.
  • the centrifugal forces experienced by the pole pieces are therefore taken up by the side flanges and if necessary by the intermediate flanges to the exclusion of any other means.
  • the shaft 2 further comprises here an inner shoulder 22 intended to cooperate with a first lateral flange 5 to determine its axial position and therefore the axial position of the pole pieces on the shaft (see in particular Figures 1, 4 , 5 and 6).
  • the shoulder 22 of the shaft preferably bears at the bottom of a countersink 50 of the flange.
  • An outer ring 26 secured to the shaft for example by radial shrinking immobilizes the flange by pressing axially against the shoulder of the shaft.
  • the second flange which can be described as "floating" does not come to rest on a shoulder of the shaft, it remains on the contrary free to move axially at the discretion of the thermal expansion of the stack.
  • This floating flange may comprise a countersink substantially identical to that of the blocked flange or be on the contrary reamed throughout its thickness as shown here (see bore 50 'of the second flange).
  • each of the magnet housings is closed by a magnet spacer 51.
  • the longitudinal faces 300 of the pole pieces 30 each comprise a groove 31 parallel to the axis of the rotor, hollowed at a radial level close to the outer edge 32 of each pole piece 30 (FIG. and therefore each sheet 3), said pole pieces also having a height (or more exactly a radial dimension) slightly greater than the height of the magnets 4.
  • Each shim 51 thus bears on two grooves 31 disposed on each of the adjacent pole pieces .
  • the magnets 4 are thus made mechanically integral with the pole pieces 30.
  • the essential function of each groove 31 is to form a shoulder to oppose the centrifugation of the wedges and magnets.
  • the pole pieces themselves are integral with each other thanks to the tie rods and side plates and possibly intermediate (s).
  • the wedges 51 are shaped “T".
  • the "T” is reversed if one looks at a shim placed at the top of the rotor (figure 2).
  • the wings of the "T” and the grooves 31 have flat radial bearing surfaces, that is to say perpendicular to the central radius 41 of the housing 40. This profile of the wedges 51 and grooves 31 allows on the one hand the rotor of resist centrifugation without generating on this occasion an effort to expand housing 40.
  • the radial portion (the foot) of the "T" fills the other space between the pole pieces which gives the rotor a substantially smooth outer surface (even in the absence of grinding) because the radially outer surface 53 of the wedge is flush with the outer surface 32 of the pole pieces.
  • the top of the wedge 53 may even be slightly curved (preferably by adopting the same radius as the outside of the rotor) to extend exactly the curvature of the outer edge 32 of the sheets. In this way, high speed rotation causes even less acoustic vibrations (noise).
  • the corners of the grooves and shims are rounded to a radius of about 0.5 mm to avoid stress concentrations.
  • the ends 511 of the wedges 51 extend axially on either side beyond the pole pieces in notches 55 of the side flanges.
  • the ends 511 are refined in order to be folded down in a peripheral groove 52 of the lateral flanges in order to be axially immobilized therein.
  • This arrangement has also proved favorable in terms of acoustic vibrations (noise) when the rotor is rotating at high speed.
  • the ends 511 of the shims are preferably refined by not having the radial portion of the "T" profile.
  • the ends 511 are then in the form of tabs. More preferably the outer wall of the peripheral grooves 52 is inclined relative to the axial direction by an angle substantially less than 90 °, for example of the order of 70 ° in order to create an axial clamping of the wedges when they are folded down. .
  • the pole pieces 30 comprise a stud adapted to cooperate with a groove 21 of the shaft 2. It is this connection which ensures the direct transmission of torque from the pole pieces to the shaft.
  • the grooves 21 are preferably parallel-walled and cooperate with tenons bearing faces also parallel.
  • the pole pieces preferably consist of a stack of ferro-magnetic sheets 3, each sheet has a substantially rectangular radial projection 34 which constitutes a portion of the tenon.
  • the shaft preferably has as many grooves as poles (here six in number) but it is understood that depending on the efforts involved, we could be limited to only 4, 3 or even 2 grooves.
  • the shoulder (s) 22 preferably correspond to the ends of the grooved central portion 23 of the shaft. Due to the presence of the countersink 50 and the bore 50 ', these ends are then retracted into the flanges 5 and 5'. In this way, the end plates of the stacks can not escape from the grooved central portion 23 of the shaft. This is particularly advantageous during the assembly of the rotor.
  • Weights can also be attached to the flanges to perfect the static and dynamic balancing of the rotor.
  • balancing weights have the form of grub screw 101 that is positioned in holes 102 threaded into the flanges.
  • the holes are located as here opposite magnets 4 of so that the balancing screws can axially tighten the magnets.
  • Each flange thus comprises six threaded holes 102 in addition to the six passages 61 for the six tie rods 6.
  • balance weights can be positioned in recesses 104 in the ends 60 of the tie rods.
  • the weights may for example be in the form of grub screws adapted to threads made in the recesses of the tie rods or even in the heads of the tie rod screws 62.
  • the weights are further immobilized by gluing in their threads to ensure the maintenance of their axial position.
  • the figures also show tie rods 6 and tie rods 62 specific.
  • the heads of the tie rods are pressed into one of the flanges (here on the right side of the figure) and are simply stopped by a rod 63 cooperating with a shoulder 64 of the flange.
  • Tie screws 62 are screws whose countersunk heads are retracted into the thickness of the flange (left in the figure).
  • This design allows on the one hand to reduce the axial size of the rotor and on the other hand to obtain substantially smooth flanges and therefore little noise generators.
  • the central opening of the intermediate flange 7 of the rotor of Figure 6 is circular, that is to say, it does not transmit rotational force to the shaft.
  • the entire torque is transmitted to the shaft by the projections 34 of the plates since all the flanges (lateral and intermediate) are slidably mounted in rotation on the shaft.
  • the configuration shown in Figure 1 in which the intermediate flanges also comprises tenons can be chosen, however, to further facilitate the transmission of torque and the alignment of the passages 61 for the tie rods during the assembly of the rotor.
  • the rotor withstands without damage speeds very high rotations, much higher than 10000 rpm, namely speeds of the order of 20000 rev / min at least.
  • the figures show a hexa-polar rotor, that is to say having 3 pairs of poles, but the person skilled in the art knows how to transpose the technical teachings of the present application to rotors comprising, for example, 2, 4 or 5 pairs of poles. poles instead of three.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

L'invention concerne en particulier un rotor intérieur (1) à aimants enterrés pour machine électrique tournante, le rotor comprenant : • un arbre (2), • une pluralité de pièces polaires (30) réalisées en matière magnétique et entourant l'arbre, les pièces polaires délimitant entre elles des logements (40), • une pluralité d'aimants permanents (4) disposés dans les logements (40), ledit rotor étant caractérisé en ce que l'arbre comporte une pluralité de rainures longitudinales (21) coopérant avec des tenons radiaux des pièce polaires.

Description

Rotor intérieur à arbre rainure pour machine électrique tournante
[0001] L'invention se rapporte aux machines électriques tournantes dont le rotor comporte des aimants permanents. Plus précisément, l'invention concerne les machines dans lesquelles les aimants sont disposés dans des évidements du rotor. On désigne communément les machines électriques dont il s'agit par l'expression « à aimants enterrés ». Ce principe d'agencement du rotor est largement appliqué pour les machines synchrones autopilotées à concentration de flux.
[0002] Le dimensionnement d'une machine électrique tournante dépend de son couple nominal. Plus le couple qu'un moteur est capable de délivrer est élevé, plus le moteur électrique est volumineux, toutes autres choses égales par ailleurs. Il existe pourtant des applications pour lesquelles il est désirable d'atteindre à la fois des puissances importantes et une grande compacité du moteur. Pour donner simplement un exemple concret, lorsque l'on souhaite implanter des moteurs électriques de traction dans les roues de véhicules automobiles, il est souhaitable de pouvoir développer des puissances valant au moins 10 kW par moteur, et même la plupart du temps au moins 25 ou 30 kW par moteur, pour un poids le plus faible possible afin de limiter tant que faire se peut les masses non suspendues. Il est également désirable que l'encombrement soit aussi très réduit, dépassant le moins possible le volume intérieur de la roue pour ne pas interférer avec les éléments du véhicule lors des débattements de suspension et lors d'autres types de mouvement de la roue par rapport à la caisse du véhicule.
[0003] Ces deux impératifs (puissance élevée, encombrement et masses faibles) rendent très problématique l'implantation de moteurs électriques de traction dans les roues de véhicules de tourisme, sauf à améliorer radicalement le rapport poids/puissance des machines électriques actuellement disponibles sur le marché.
[0004] Le choix d'une vitesse élevée pour un moteur électrique lors de la conception du moteur est une solution permettant, à puissance donnée, de diminuer le couple, donc l'encombrement. Autrement dit, pour une puissance nominale donnée du moteur, plus grande est sa vitesse de rotation nominale, plus faible sera son encombrement.
[0005] L'élévation de la vitesse de rotation d'une machine électrique tournante pose en revanche de nombreux problèmes, notamment en ce qui concerne les efforts de centrifugation subits par les éléments du rotor, en particulier les aimants et les pièces polaires. [0006] Une autre difficulté rencontrée dans la conception de tels moteurs est liée à l'importance des forces motrices qui sont générées au sein des aimants et qui doivent être transmises jusqu'à l'arbre du moteur.
[0007] Les vibrations (mécaniques et acoustiques) représentent également une difficulté croissante au fur et à mesure que l'on augmente la vitesse de rotation.
[0008] Une conception spécifique pour atteindre de grandes vitesses de rotation a déjà été proposée dans la demande de brevet EP 1001507. Les vitesses visées dans cette demande de brevet sont de l'ordre de 12000 t/min, en proposant pour cela un agencement particulier de l'ensemble constitué par un arbre monobloc polygonal et des pièces polaires judicieusement disposées autour de cet arbre.
[0009] Un perfectionnement permettant de viser des vitesses de l'ordre à 20000 t/min a été proposée dans la demande de brevet EP 1359657, en proposant pour cela un agencement utilisant des cales pour bloquer radialement les aimants dans leurs logements.
[0010] Un objectif de l'invention est de proposer un rotor amélioré, notamment en ce qui concerne la transmission des efforts moteurs à l'arbre.
[0011] L'invention concerne ainsi un rotor intérieur à aimant enterrés pour machine électrique tournante, le rotor comprenant :
• un arbre,
• une pluralité de pièces polaires réalisées en matière magnétique et entourant l'arbre, les pièces polaires délimitant entre elles des logements,
• une pluralité d'aimants permanents disposés dans les logements,
ledit rotor étant caractérisé en ce que l'arbre comporte une pluralité de rainures longitudinales coopérant avec des tenons radiaux des pièce polaires.
[0012] De préférence, l'arbre comporte autant de rainures longitudinales que le rotor comporte de pôles.
[0013] De préférence, le rotor étant un rotor hexa-polaire, l'arbre comporte 6 rainures longitudinales. [0014] De préférence encore, les parois radiales de chaque rainure longitudinale de l'arbre sont parallèles entre elles.
[0015] De préférence, les pièces polaires sont constituées d'un empilement de tôles, chaque tôle s'étendant sensiblement radialement à partir de l'arbre et comportant une projection radiale, ladite projection radiale constituant une partie dudit tenon.
[0016] De préférence, le rotor comprend en outre un flasque latéral axialement de chaque côté des pièces polaires le long de l'arbre, lesdits flasques latéraux serrant axialement les pièces polaires par l'intermédiaire de tirants, les efforts centrifuges exercés sur les pièces polaires étant repris par lesdits flasques latéraux.
[0017] De préférence encore, l'ouverture centrale de l'un des flasques latéraux comporte un épaulement apte à coopérer avec un épaulement intérieur de l'arbre pour définir une position axiale des pièces polaires sur l'arbre.
[0018] De préférence encore, les flasques latéraux sont montés glissants en rotation sur l'arbre.
[0019] L'invention concerne également une machine électrique tournante comprenant un tel rotor à aimant enterrés.
[0020] L'invention sera mieux comprise grâce à la suite de la description, qui s'appuie sur les figures suivantes :
• la figure 1 est une vue en coupe le long de l'axe d'un rotor selon l'invention suivant une ligne brisée A-A visible aux figures 2 et 3.
• la figure 2 est une vue partielle en coupe perpendiculaire à l'axe du rotor de la figure 1 suivant une ligne B-B visible à la figure 1.
• la figure 3 est une vue en coupe perpendiculaire à l'axe du rotor de la figure 1 suivant une ligne C-C visible à la figure 1. • La figure 4 est une vue en perspective de l'arbre 2.
• La figure 5 est une vue en perspective d'une coupe le long de l'axe du rotor du détail de réalisation des flasques et des cales d'aimants.
• la figure 6 est une vue similaire à la figure 1 d'un second mode de réalisation du rotor selon l'invention. - A -
[0021] Aux figures annexées, on a représenté un rotor 1 pour une machine hexa-polaire comportant par ailleurs un stator non représenté. Le rotor 1 comprend un arbre monobloc 2 reposant sur des paliers 20. On voit six pièces polaires 30, de préférence formées par un empilage de tôles ferro-magnétiques 3. Chaque tôle 3 est sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'arbre. Les tôles peuvent avoir une épaisseur très faible, par exemple de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre, par exemple 0,2 mm. Notons simplement au passage que l'invention est aussi utile dans le cas de pièces polaires massives (non feuilletées).
[0022] Axialement de part et d'autre de l'arbre 2, on voit un flasque latéral 5, 5' (de préférence en matériau amagnétique), situé de chaque côté des pièces polaires 30. A la figure 1, on voit également deux flasques intermédiaires 7 optionnels (de préférence également en matériau amagnétique). Chaque flasque latéral et le cas échéant chaque flasque intermédiaire 7 comporte une ouverture centrale. Dans l'exemple non limitatif décrit à la figure 1, la forme de l'ouverture centrale des flasques latéraux est circulaire alors que celle de l'ouverture centrale des flasques intermédiaires est ajustée à celle de l'arbre 2, c'est à dire ici rainurée.
[0023] Pour chacune des pièces polaires 30, un tirant 6 traverse l'empilage de tôles 3, le cas échéant le ou les flasques intermédiaires, et permet d'enserrer le tout entre les flasques latéraux 5 et 5'. Les efforts centrifuges subits par les pièces polaires sont donc repris par les flasques latéraux et le cas échéant par les flasques intermédiaires à l'exclusion de tout autre moyen.
[0024] L'arbre 2 comporte en outre ici un épaulement intérieur 22 destiné à coopérer avec un premier flasque latéral 5 pour déterminer sa position axiale et donc la position axiale des pièces polaires sur l'arbre (voir en particulier les figures 1, 4, 5 et 6). L'épaulement 22 de l'arbre prend de préférence appui au fond d'un lamage 50 du flasque. Une bague extérieure 26 solidarisée à l'arbre par exemple par frettage radial vient immobiliser le flasque en le pressant axialement contre l'épaulement de l'arbre. Le deuxième flasque, que l'on peut qualifier de « flottant » ne vient alors pas s'appuyer sur un épaulement de l'arbre, il reste au contraire libre de se déplacer axialement au gré des dilatations thermiques de l'empilage. Ce flasque flottant peut comporter un lamage sensiblement identique à celui du flasque bloqué ou être au contraire alésé sur toute son épaisseur comme représenté ici (voir alésage 50' du deuxième flasque).
[0025] On voit des aimants permanents parallélépipédiques 4 disposés dans les logements 40 entre les pièces polaires 30. Les logements sont interrompus par le ou les flasques intermédiaires 7.
Dans l'exemple de la figure 1, il y a donc 3 aimants par pôle alors que dans l'exemple de la figure 6, il n'y a que 2 aimants par pôle. Chacun des logements des aimants est fermé par une cale d'aimant 51.
[0026] Par ailleurs, comme visible à la figure 2, les faces longitudinales 300 des pièces polaires 30 comportent chacune une rainure 31 parallèle à l'axe du rotor, creusée à un niveau radial proche du bord extérieur 32 de chaque pièce polaire 30 (et donc de chaque tôle 3), lesdites pièces polaires présentant par ailleurs une hauteur (ou plus exactement une dimension radiale) légèrement supérieure à la hauteur des aimants 4. Chaque cale 51 prend ainsi appui sur deux rainures 31 disposées sur chacune des pièces polaires adjacentes. Les aimants 4 sont ainsi rendus mécaniquement solidaires des pièces polaires 30. La fonction essentielle de chaque rainure 31 est de former un épaulement pour s'opposer à la centrifugation des cales et des aimants. Les pièces polaires sont elles-mêmes solidaires entre elles grâce aux tirants et aux flasques latéraux et éventuellement intermédiaire(s).
[0027] Les cales 51 sont en forme de « T ». Le « T » est renversé si l'on regarde une cale placée en haut du rotor (figure 2). Les ailes du « T » et les rainures 31 ont des surfaces d'appui radial plates, c'est à dire perpendiculaires au rayon central 41 du logement 40. Ce profil des cales 51 et des rainures 31 permet d'une part au rotor de résister à la centrifugation sans générer à cette occasion d'effort tendant à élargir les logements 40.
[0028] La partie radiale (le pied) du « T » comble d'autre part l'espace entre les pièces polaires ce qui donne au rotor une surface extérieure pratiquement lisse (même en l'absence de rectification) car la surface radialement extérieure 53 de la cale affleure avec la surface extérieur 32 des pièces polaires.
[0029] Le haut de la cale 53 peut même être légèrement bombé (de préférence en adoptant le même rayon que l'extérieur du rotor) afin de prolonger exactement la courbure du bord extérieur 32 des tôles. De cette manière, la rotation à vitesse élevée provoque encore moins de vibrations acoustiques (bruit). D'autre part les coins des rainures et des cales sont arrondis selon un rayon d'environ 0.5 mm afin d'éviter les concentrations de contraintes.
[0030] Les profils en « T » représentés ici sont des profils préférés mais d'autres profils connus en soi, comme de simples profils plats (rectangulaires), sont utilisables dans le cadre de la présente invention.
[0031] Comme détaillé à la figure 5, les extrémités 511 des cales 51 s'étendent axialement de part et d'autre au-delà des pièces polaires dans des échancrures 55 des flasques latéraux. De préférence, les extrémités 511 sont affinées pour pouvoir être rabattues dans une gorge périphérique 52 des flasques latéraux afin d'y être immobilisées axialement. Cette disposition s'est en outre avérée favorable sur le plan des vibrations acoustiques (bruit) lorsque le rotor est en rotation à vitesse élevée. Pour permettre leur rabat dans la gorge périphérique 52, les extrémités 511 des cales sont de préférence affinées en ne comportant pas la partie radiale du profil en « T ». Les extrémités 511 se présentent alors sous la forme de languettes. De préférence encore la paroi extérieure des gorges périphériques 52 est inclinée par rapport à la direction axiale d'un angle sensiblement inférieur à 90°, par exemple de l'ordre de 70° afin de créer un serrage axial des cales lorsqu'elle sont rabattues.
[0032] Selon l'invention, les pièces polaires 30 comportent un tenon destiné à coopérer avec une rainure 21 de l'arbre 2. C'est cette liaison qui assure la transmission directe du couple depuis les pièces polaires vers l'arbre. Les rainures 21 sont de préférence à parois parallèles et coopèrent avec des tenons à faces d'appui également parallèles. Les pièces polaires étant de préférence constituées d'un empilage de tôles ferro-magnétiques 3, chaque tôle comporte une projection radiale 34 sensiblement rectangulaire qui constitue une partie du tenon. Naturellement, si seulement une partie des tôles d'une pièce polaire comporte cette projection, les contraintes seront concentrées sur ces tôles-là.
[0033] On voit aux figures 2 et 4 que l'arbre comporte de préférence autant de rainures que de pôles (ici au nombre de six) mais on comprend que selon les efforts en jeu, on pourrait se limiter à seulement 4, 3 ou même 2 rainures.
[0034] Le ou les épaulements 22 correspondent de préférence aux extrémités de la partie centrale rainurée 23 de l'arbre. Du fait de la présence du lamage 50 et de l'alésage 50', ces extrémités sont alors escamotées dans les flasques 5 et 5'. De cette manière, les tôles d'extrémités des empilages ne peuvent pas s'échapper de la partie centrale rainurée 23 de l'arbre. Ceci est particulièrement avantageux au cours de l'assemblage du rotor.
[0035] Des masselottes peuvent en outre être fixées aux flasques afin de parfaire l'équilibrage statique et dynamique du rotor.
[0036] Selon le mode de réalisation de l'invention des figures 1, 3 et 6, les masselottes d'équilibrage ont la forme de vis sans tête 101 que l'on positionne dans des perçages 102 filetés dans les flasques. De préférence, les perçages sont situés comme ici en regard des aimants 4 de sorte que les vis d'équilibrage peuvent venir serrer axialement les aimants. Chaque flasque comporte ainsi six perçages filetés 102 en plus des six passages 61 pour les six tirants 6.
[0037] Selon un deuxième mode de réalisation, des masselottes d'équilibrage peuvent être positionnées dans des évidements 104 dans les extrémités 60 des tirants. Les masselottes peuvent par exemple avoir la forme de vis sans tête adaptées à des filetages pratiqués dans les évidements des tirants ou même dans les têtes des vis de tirants 62.
[0038] On comprend qu'en jouant sur la position, la longueur et/ou le matériau choisi pour chaque masselotte d'équilibrage, on peut ajuster l'équilibre du rotor. Le nombre de filetages étant limité, il est souvent nécessaire de combiner l'effet de deux masselottes, chacune positionnée dans un perçage propre pour obtenir un équilibrage suffisamment fin. Pour obtenir un équilibrage dynamique satisfaisant, il est souvent utile de placer des masselottes sur chacun des deux flasques latéraux.
[0039] De préférence, les masselottes sont en outre immobilisées par collage dans leurs filetages afin de garantir le maintien de leur position axiale.
[0040] Les figures montrent en outre des tirants 6 et vis de tirants 62 spécifiques. Les têtes des tirants sont enfoncées dans l'un des flasques (ici sur la partie droite de la figure) et sont simplement arrêtées par un jonc 63 coopérant avec un épaulement 64 du flasque. Les vis de tirant 62 sont des vis dont les têtes fraisées sont escamotées dans l'épaisseur du flasque (gauche sur la figure).
[0041] Cette conception permet d'une part de réduire l'encombrement axial du rotor et d'autre part d'obtenir des flasques pratiquement lisses et donc peu générateurs de bruit.
[0042] L'ouverture centrale du flasque intermédiaire 7 du rotor de la figure 6 est circulaire, c'est à dire qu'elle ne permet pas de transmettre d'effort de rotation à l'arbre. Sur cet exemple, l'intégralité du couple est donc transmise à l'arbre par les projections 34 des tôles puisque tous les flasques (latéraux et intermédiaire) sont montés glissants en rotation sur l'arbre. La configuration représentée à la figure 1 dans laquelle les flasques intermédiaires comporte également des tenons peut être en revanche choisie pour faciliter encore la transmission du couple et l'alignement des passages 61 pour les tirants au cours de l'assemblage du rotor.
[0043] Le rotor supporte sans dommage des vitesses de rotations très élevées, très supérieures à 10000 t/min, à savoir des vitesses de l'ordre de 20000 t/min au moins. [0044] Les figures représentent un rotor hexa-polaire, c'est à dire comportant 3 paires de pôles mais l'homme du métier sait transposer les enseignements techniques de la présente demande à des rotors comprenant par exemple 2, 4 ou 5 paires de pôles au lieu de trois.

Claims

- SI -REVENDICATIONS
1. Rotor intérieur (1) à aimant enterrés pour machine électrique tournante, le rotor comprenant : « un arbre (2),
• une pluralité de pièces polaires (30) réalisées en matière magnétique et entourant l'arbre, les pièces polaires délimitant entre elles des logements (40),
• une pluralité d'aimants permanents (4) disposés dans les logements (40), ledit rotor étant caractérisé en ce que l'arbre comporte une pluralité de rainures longitudinales (21) coopérant avec des tenons radiaux des pièce polaires.
2. Rotor selon la revendication 1 dans lequel l'arbre comporte autant de rainures longitudinales que le rotor comporte de pôles.
3. Rotor selon la revendication 2, le rotor étant un rotor hexa-polaire, l'arbre comportant 6 rainures longitudinales.
4. Rotor selon l'une des revendications 2 ou 3 dans lequel les parois radiales de chaque rainure longitudinale de l'arbre sont parallèles entre elles.
5. Rotor selon l'une des revendications précédentes dans lequel les pièces polaires (30) sont constituées d'un empilement de tôles (3), chaque tôle s'étendant sensiblement radialement à partir de l'arbre (2) et comportant une projection radiale (34), ladite projection radiale constituant une partie dudit tenon.
6. Rotor selon l'une des revendications précédentes comprenant en outre un flasque latéral (5) axialement de chaque côté des pièces polaires le long de l'arbre (2), lesdits flasques latéraux serrant axialement les pièces polaires par l'intermédiaire de tirants (6), les efforts centrifuges exercés sur les pièces polaires étant repris par lesdits flasques latéraux.
7. Rotor selon la revendication 6 dans lequel l'ouverture centrale de l'un des flasques latéraux (5) comporte un épaulement (50) apte à coopérer avec un épaulement intérieur (22) de l'arbre pour définir une position axiale des pièces polaires sur l'arbre.
8. Rotor selon la revendication 7 dans lequel les flasques latéraux (5, 5') sont montés glissants en rotation sur l'arbre (2).
9. Machine électrique tournante comprenant un rotor (1) à aimant enterrés selon l'une des revendications précédentes.
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