EP3281278A1 - Stator de demarreur pour vehicule automobile a plage de remanence optimisee - Google Patents

Stator de demarreur pour vehicule automobile a plage de remanence optimisee

Info

Publication number
EP3281278A1
EP3281278A1 EP16717191.7A EP16717191A EP3281278A1 EP 3281278 A1 EP3281278 A1 EP 3281278A1 EP 16717191 A EP16717191 A EP 16717191A EP 3281278 A1 EP3281278 A1 EP 3281278A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnets
stator
starter
subset
stator 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Withdrawn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
EP16717191.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Marc Dubus
Nicolas Labbe
Raphaël Andreux
Aymeric Derville
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.)
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur 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 Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Publication of EP3281278A1 publication Critical patent/EP3281278A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/17—Stator cores with permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/02—Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to a starter stator for a motor vehicle with optimized remanence range.
  • Motor vehicle starters are known having a stator, or inductor, comprising a plurality of permanent magnets and a rotor, or induced, having a cylindrical body and a coil formed by conductive wires.
  • the inductor comprises a metal yoke whose inner face supports a plurality of permanent magnets for producing an inductive field.
  • the permanent magnets are shaped according to cylindrical segments, being angularly distributed at regular intervals inside the yoke, and uniformly separated from the armature by a radial gap.
  • the fixing of the permanent magnets on the internal face of the yoke is generally effected by means of staples extending in the longitudinal direction in the gaps provided between the permanent magnets.
  • the thickness of the cylinder head is dimensioned relative to the magnets and furthermore because of its mechanical characteristics required must be between 1, 5mm and 3.5mm. For inductor starters wound because of the larger Tesla, it is customary to use a thickness of 4mm of breech or more.
  • the rotor body consists of a bundle of metal sheets having longitudinal notches into which the winding wires constituted for example by pin-shaped conductors are inserted.
  • the rotor is further provided with a manifold comprising a plurality of contact pieces electrically connected to the winding wires.
  • the invention proposes to reduce the amplitude of the current signal flowing through the brushes and to compensate for this decrease in current in the machine by increasing the intensity of the induction produced in the brush. gap between the inductor and the armature.
  • the invention therefore proposes a stator comprising a set of permanent magnets having a remanence within a specific range of values making it possible to compensate the power loss of the machine due to the current decrease without having to increase the dimensions of the cylinder head.
  • the subject of the invention is a starter stator of a motor vehicle comprising:
  • each of the permanent magnets of said assembly being magnetically oriented radially
  • the average remanence of said set of permanent magnets is in a range between 0.5 and 0.9 Testa, in particular between 0.59 and 0.83 Tesia and preferably between 0.6 and 0.81 tesia.
  • the wear of the brushes is reduced by having magnets that can be mounted in a breech of the prior art because of its necessary mechanical characteristics. Indeed, this value range makes it possible to reduce the current passing through the brushes while keeping the starter yokes of the prior art with magnet only Ferrites. If we use only rare-earth magnets that have a greater remanence than 0.9 Tesia, in this case around 1, 2 it would be necessary to increase the thickness of the cylinder head to use all its useful intensity in the air gap. Such an increase in the cylinder head would increase the weight of the starter as well as a significant increase in cost.
  • a starter inductor having a high average afterglow level such as 1, 2 Tesia would have a high Br which would cause problems of average engine speed, especially a drop in average low temperature drive speed. Indeed, this drop in speed would be in particular due to inertial transient speed phenomena with acyclism of the heat engine due to compressions-relaxation of the engine to be driven.
  • the cylinder head would be magnetically saturated and therefore not increase performance.
  • the increase in the mean of remanence thus makes it possible to sufficiently increase the intensity of the induction produced in the gap to increase its lifetime.
  • magnet assembly is meant all magnets of the starter stator forming the inductor.
  • said stator comprises at least one permanent magnet comprising at least one rare earth element such as neodymium Nd or samarium Sm (called rare earth type magnet).
  • said set of permanent magnets comprises six magnets forming six poles.
  • said set of permanent magnets comprises four magnets forming four poles.
  • said set of permanent magnets comprises a first subset of rare-earth magnets and a second subset of magnets made of ferrite.
  • the stator comprises magnets of the first subset between magnets of the second subset.
  • said first subset of magnets comprises half the total number of magnets of said stator made of Neodymium-Iron-Boron
  • said second subset of magnets comprises the other half of the number of magnets. total of said stator made of ferrite.
  • said first subset of magnets comprises four magnets made of Samarium Cobalt
  • said second subset of magnets comprises two magnets made of ferrite.
  • said permanent magnets of said set each have the same value of remanence. This balances the magnetic field produced by the stator.
  • each permanent magnet of said assembly is constituted by a plastomagnet.
  • each or the plastomagnet is made of neodymium-iron-boron. In this case, the plastomagnet is hot compacted.
  • each plastomagnet is made of Samarium-Iron-Nitrogen.
  • each permanent magnet of said assembly is made of Neolit NQ 2F (registered trademark) in particular compacted hot.
  • said permanent magnets are held against said yoke by means of staples.
  • the invention also relates to a starter comprising a rotating electrical machine provided with a stator as previously defined.
  • a reduction ratio of said starter is between 3.5 and 5, and is preferably 4.
  • the invention also relates to a starter comprising a first subset of rare-earth magnets and a second subset of magnets made of ferrite.
  • a starter is obtained which makes it possible to increase the number of cycles of the brushes, by replacing part of the ferrite magnets of the starter of the prior art with rare-earth type magnets without modifying the structure of the starter.
  • Such a starter is a little more expensive than a ferrite starter but increases the number of starter cycle and is cheaper than a starter comprising only magnets or a single rare earth magnet.
  • the stator comprises magnets of the first subset between magnets of the second subset.
  • the magnets of the first subassembly are alternated with the magnets of the second subassembly.
  • the invention also relates to said first subset of magnets comprising half the total number of magnets of said stator made of neodymium-iron-boron, and said second subset of magnets comprises the other half of the number of magnets. total magnets of said stator made of ferrite.
  • said first subset of magnets comprises four magnets made of Samarium Cobalt
  • said second subset of magnets comprises two magnets made of ferrite.
  • the invention also relates to a starter comprising a stator comprising one or more plastomagnets.
  • each or the plastomagnet is made of neodymium-iron-boron. According to one embodiment, each plastomagnet is made of Samarium-Iron-Nitrogen.
  • each permanent magnet of said assembly is made of Neolit NQ 2F (registered trademark) in particular compacted hot.
  • Figure 1 is a schematic side view of a starter according to the present invention.
  • Figure 2 is a schematic perspective view of the permanent magnet stator of the starter of Figure 1;
  • Figure 3 shows corresponding current and current-flow curves for different configurations of permanent magnet assemblies and starter reduction ratio.
  • FIG. 1 shows schematically a starter 1 for an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • This DC starter 1 comprises, on the one hand, a rotor 2, also called an armature, rotatable about an axis X, and on the other hand, a stator 3, also called an inductor, positioned around the rotor 2.
  • a stator 3 also called an inductor
  • the rotating electrical machine formed by the stator 3 and the rotor 2 is of six-pole type.
  • This stator 3 described in more detail below includes a yoke 4 carrying a set of permanent magnets 5.
  • the rotor 2 comprises a rotor body 7 and a winding 8 wound in notches of the rotor body 7.
  • the body of the rotor 7 consists of a bundle of sheets having longitudinal notches.
  • pin-shaped conductor wires 1 1 (best seen in Figure 2) are threaded into the notches 16 generally on two separate layers.
  • the winding 8 forms, on either side of the rotor body 7, buns 9.
  • the rotor 2 is provided, at the rear, with a collector 12 comprising a plurality of contact pieces electrically connected to the conductive elements, formed in the example in question by the pins 1 1 of the coil 8.
  • a group of brushes 13 and 14 is provided for the electrical supply of the winding 8, one of the brushes 13 being connected to the ground of the starter 1 and another of the brushes 14 being connected to an electrical terminal 15 of a contactor 17
  • the brooms are for example four in number.
  • the brushes 13 and 14 rub against the collector 12 when the rotor 2 is rotating, allowing the rotor 2 to be powered by switching the electric current in sections of the rotor 2.
  • the contactor 17 comprises, in addition to the terminal 15 connected to the brush 14, a terminal 29 connected, via an electrical connection element, to a power supply of the vehicle, in particular a battery.
  • the starter 1 further comprises a launcher assembly 19 slidably mounted on a drive shaft 18 and drivable in rotation about the X axis by the rotor 2.
  • a speed reduction unit 20 is interposed between a shaft of the rotor 2 and the drive shaft 18.
  • the launcher assembly 19 comprises a drive element formed by a pinion 21 and intended to engage a gear member. driving the heat engine, such as a drive ring. Alternatively, it would be possible to use a pulley system.
  • the launcher assembly 19 further comprises a freewheel 22 and a pulley washer 23 defining between them a groove 24 for receiving the end 25 of a fork 27.
  • This fork 27 is made for example by molding a plastic material.
  • the fork 27 is actuated by the switch 17 to move the launcher assembly 19 relative to the drive shaft 18, along the X axis, between a first position in which the launcher assembly 19 drives the heat engine by the intermediate drive pinion 21, and a second position in which the launcher assembly 19 is disengaged from the drive ring of the engine.
  • an internal contact plate (not shown) makes it possible to establish a connection between the terminals 15 and 29 in order to power up the electric motor. This connection will be cut off when switch 17 is turned off.
  • the stator 3 comprises the tubular metal yoke 4 and the set of permanent magnets 5 intended to produce an inductive field.
  • the magnets 5 are mounted against an inner face 41 of the yoke 4.
  • the permanent magnets 5 are shaped according to cylindrical segments, angularly distributed at regular intervals inside the yoke 4, and separated uniformly from the rotor 2 by a radial air gap 30.
  • Each of the magnets 5 is magnetically oriented radially, that is to say that each magnet 5 has an inner face 51 of given polarity (North or South) oriented on the side of the gap 30 and an outer face 52 of opposite polarity oriented on the side of the cylinder head 4.
  • the fixing of the magnets 5 on the inner face 41 of the yoke 4, is generally effected by means of staples 33 extending in the longitudinal direction in the gaps between the magnets 5.
  • a single staple 33 has been shown for improve the readability of the figure but it is clear that the stator has a staple 33 between each set of two Adjacent magnets 5.
  • Fastening staples 33 ensures inter alia a spacing between magnets 5 to create a uniform inductive field in gap 30, as well as axial and radial retention of magnets 5 in yoke 4 by opposing the forces mechanical (vibration, shock), and magnetic attraction forces during engine operation.
  • the average remanence of the set of magnets 5 is in a range between 0.73 Tesla and 0.87 Tesla, in particular from 0.78 to 0.83 and preferably between 0.79 and 0, 81.
  • the average remanence is defined as the sum of the remanence of each of the magnets 5 of the set divided by the number of magnets 5 of the set.
  • the magnet assembly comprises a first subset of magnets 5 comprising rare earth elements such as neodymium Nd or samarium Sm and a second subset of magnets 5 made of ferrite.
  • the first subassembly comprises half the total number of magnets 5 of the stator 3 made of neodymium-iron-boron
  • the second subassembly comprises the other half of the total number of magnets 5 of the stator 3 made of ferrite .
  • the neodymium-iron-boron magnets 5 and the ferrite magnets 5 are alternately positioned along the circumference of the cylinder head 4.
  • the set of permanent magnets 5 comprises six magnets forming six poles, three magnets 5 made of neodymium-iron-boron each having a remanence of 1.2 Tesla, and three magnets 5 made of ferrite each having a remanence of between 0.4 Tesla and 0.45 Tesla. The average remanence of the set is then equal to 0.825 Tesla. In the case where the set of permanent magnets 5 comprises four magnets 5 forming four poles, using two magnets 5 made of neodymium-iron-boron each having a remanence of 1 .2 Tesla, and two magnets 5 made of ferrite having each a remanence of 0.45 Tesla.
  • the average remanence of the set is still equal to 0.825 Tesla.
  • the first subassembly comprises four magnets 5 made of Samarium Cobalt each having a remanence of 1 .02 Tesla
  • the second subassembly comprises two magnets 5 made of ferrite each having a remanence of 0.45 Tesla.
  • the average remanence of such a set is 0.83 Tesla.
  • All the magnets 5 above are preferably sintered magnets. The fact that the magnets 5 are of different types and have remanence of different values can cause imbalances in the magnetic field produced. In order to avoid this, all the magnets in the set may have the same value of remanence.
  • each magnet 5 of the stator 3 is constituted by a plastomagnet having a remanence of 0.8 Tesla.
  • Each plastomagnet may for example be made of Neodymium Iron Boron or Samarium Iron Nitrogen.
  • each magnet 5 of the stator 3 is made of Neolit NQ 2F (registered trademark) hot compact having a remanence of 0.8 Tesla.
  • a starter 1 defined below as being the ratio between the the speed of the internal shaft of the electric motor armature and the speed of the drive shaft 18.
  • the reduction ratio is usually of the order of 4.6
  • the replacement of the ferrite permanent magnets 5 by one of the sets of permanent magnets previously described allows the use of a reduction unit 20 having a reduction ratio of about 4.
  • the value of the selected reduced reduction ratio may vary depending on the torque to be provided to start a motor type specific and starter configuration 1.
  • the reduced reduction ratio of the starter 1 will thus be preferably between 3.5 and 5.
  • the intermediate curve C31 was obtained for a stator 3 having a reduction ratio of the order of 5.7 provided with six ferrite magnets having a remanence of 0.45 Tesla. It should be noted that the curves C12, C22, and C32 are the current curves respectively corresponding to the different current integral curves C1 1, C12, C13 associated with the various configurations mentioned above.

Landscapes

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

Abstract

L'invention porte principalement sur un stator (3) de démarreur de véhicule automobile comportant : - une culasse (4), - un ensemble d'aimants permanents (5) montés contre une face interne (41 ) de ladite culasse (4), chacun des aimants permanents (5) dudit ensemble étant magnétiquement orienté radialement, caractérisé en ce que la rémanence moyenne dudit ensemble d'aimants permanents (5) est comprise dans une plage située entre 0,73 et 0,87 Tesla, notamment entre 0,78 et 0,83 Tesla et de préférence entre 0,79 et 0,81 Tesla.

Description

STATOR DE DEMARREUR POUR VEHICULE AUTOMOBILE A PLAGE
DE REMANENCE OPTIMISEE
La présente invention porte un stator de démarreur pour véhicule automobile à plage de rémanence optimisée. On connaît des démarreurs pour véhicule automobile munis d'un stator, ou inducteur, comportant plusieurs aimants permanents et d'un rotor, ou induit, doté d'un corps de forme cylindrique et d'un bobinage formé par des fils conducteurs.
De façon connue en soi, l'inducteur comporte une culasse métallique dont la face interne supporte une pluralité d'aimants permanents destinés à produire un champ inducteur. Les aimants permanents sont conformés selon des segments cylindriques, en étant angulairement répartis à intervalles réguliers à l'intérieur de la culasse, et séparés uniformément de l'induit par un entrefer radial. Il existe des aimants à ferrites dont le br est d'environ de 0,4 Tesla. La fixation des aimants permanents sur la face interne de la culasse s'effectue généralement au moyen d'agrafes s'étendant dans la direction longitudinale dans les intervalles ménagés entre les aimants permanents. L'épaisseur de la culasse est dimensionnée par rapport aux aimants et en outre du fait de ses caractéristiques mécaniques demandées doit être compris entre 1 ,5mm et 3,5mm. Pour des démarreurs à inducteur bobinés du fait du Tesla plus important, il est usuel d'utiliser une épaisseur de 4mm de culasse ou plus.
Par ailleurs, le corps du rotor consiste en un paquet de tôles présentant des encoches longitudinales dans lequel sont insérés les fils du bobinage constitués par exemple par des conducteurs en forme d'épingle. Le rotor est pourvu en outre d'un collecteur comprenant une pluralité de pièces de contact connectées électriquement aux fils du bobinage.
Sur certains types de démarreur, on s'est aperçu d'une usure prématurée des balais par électro-érosion. Afin de résoudre ce problème d'usure, l'invention propose de diminuer l'amplitude du signal de courant parcourant les balais et de compenser cette diminution de courant dans la machine par une augmentation de \ 'intensité de l'induction produite dans l'entrefer entre l'inducteur et l'induit. Il n'est toutefois pas possible d'augmenter l'intensité de l'induction produite dans l'entrefer de manière trop importante car sinon, il deviendrait nécessaire d'augmenter l'épaisseur de la culasse afin d'en éviter la saturation magnétique, ce qui poserait des problèmes d'encombrement du démarreur.
L'invention propose donc un stator comportant un ensemble d'aimants permanents ayant une rémanence située dans une plage de valeurs spécifique permettant de compenser la perte de puissance de la machine due à la diminution de courant sans avoir à augmenter les dimensions de la culasse.
Plus précisément, l'invention a pour objet un stator de démarreur de véhicule automobile comportant:
- une culasse,
- un ensemble d'aimants permanents montés contre une face interne de ladite culasse, chacun des aimants permanents dudit ensemble étant magnétiquement orienté radialement,
caractérisé en ce que la rémanence moyenne dudit ensemble d'aimants permanents est comprise dans une plage située entre 0,5 et 0,9 Testa, notamment entre 0,59 et 0,83 Tesia et de préférence entre 0,6 et 0,81 Tesia.
Ainsi, on réduit l'usure des balais en ayant des aimants qui peuvent être montés dans une culasse de l'art antérieur du fait de ses caractéristiques mécaniques nécessaire. En effet, cette plage de valeur permet de diminuer le courant passant par les balais tout en gardant les culasses de démarreur de l'art antérieur avec aimant uniquement à Ferrites. Si on utilise que des aimants de type terre rare qui comporte une plus grande rémanence que 0,9 Tesia, en l'occurrence autour de 1 ,2 il serait nécessaire d'augmenter l'épaisseur de la culasse pour utiliser toutes son intensité utile dans l'entrefer. Une telle augmentation de la culasse augmenterait le poids du démarreur ainsi qu'une augmentation significatif du coût. De plus, un inducteur de démarreur ayant un niveau de moyenne de rémanence élevé tel que 1 ,2 Tesia aurait un Br trop éllevé ce qui entraînerait des problème de vitesse moyenne du moteur, nottament une baisse de vitesse moyenne d'entraînement à basse température. En effet cette baisse de vitesse serait notamment dû aux phénomènes inertiels en transitoire de vitesse avec acyclisme du moteur thermique dû aux compressions-détentes du moteur thermique à entraîner.
De plus, dans le cas où l'on utiliserait que des aimants avec une rémanence supérieure à 0,9 Tesla comme par exemple que des aimants permanents comportant du terre rare néodyme fer bore à 1 ,2 Tesla (très coûteux) avec une culasse de même épaisseur que dans l'art antérieur, la culasse serait saturée magnétiquement et n'augmenterait donc pas les performances. L'augmentation de la moyenne de rémanence permet donc d'augmenter suffisamment l'intensité de l'induction produite dans l'entrefer pour augmenter sa durée de vie.
Par ensemble d'aimant on entend tous les aimants du stator du démarreur formant l'inducteur.
Selon une réalisation, ledit stator comprend au moins un aimant permanent comportant au moins un élément de type terre rare tel que le néodyme Nd ou le samarium Sm (appelé aimant de type terre rare). Selon une réalisation, ledit ensemble d'aimants permanents comporte six aimants formant six pôles.
Selon une réalisation, ledit ensemble d'aimants permanents comporte quatre aimants formant quatre pôles.
Selon une réalisation, ledit ensemble d'aimants permanents comprend un premier sous-ensemble d'aimants type terre rare et un deuxième sous- ensemble d'aimants réalisés en ferrite.
Selon un mode de réalisation, le stator comprend des aimants du premier sous-ensemble entre des aimants du deuxième sous-ensemble. En particulier les aimants du premier sous-ensemble sont alternés avec les aimants du second sous ensemble. Selon une réalisation, ledit premier sous-ensemble d'aimants comprend la moitié du nombre d'aimants total dudit stator réalisés en Néodyme-Fer-Bore, et ledit deuxième sous-ensemble d'aimants comprend l'autre moitié du nombre d'aimants total dudit stator réalisés en Ferrite. Selon une réalisation, ledit premier sous-ensemble d'aimants comprend quatre aimants réalisés en Samarium Cobalt, et ledit deuxième sous- ensemble d'aimants comprend deux aimants réalisés en ferrite.
Selon une réalisation, lesdits aimants permanents dudit ensemble ont chacun la même valeur de rémanence. Cela permet d'équilibrer le champ magnétique produit par le stator.
Selon une réalisation, chaque aimant permanent dudit ensemble est constitué par un plastoaimant.
Selon une réalisation, chaque ou le plastoaimant est réalisé en Néodyme-Fer-Bore. En l'occurrence, le plastoaimant est compacté à chaud.
Selon une réalisation, chaque plastoaimant est réalisé en Samarium-Fer-Azote.
Selon une réalisation, chaque aimant permanent dudit ensemble est réalisé en Neolit NQ 2F (marque déposée) en particulier compactés à chaud.
Selon une réalisation, lesdits aimants permanents sont maintenus contre ladite culasse au moyen d'agrafes.
L'invention a également pour objet un démarreur comportant une machine électrique tournante munie d'un stator tel que précédemment défini. Selon une réalisation, un rapport de réduction dudit démarreur est compris entre 3.5 et 5, et vaut de préférence 4.
En effet, une autre solution pour augmenter la durée de vie des balais est de réduire le rapport de réduction pour diminuer le couple et donc le courant dans le balai. Cependant, il est nécessaire pour certain moteur thermique d'avoir un rapport de réduction compris entre 3.5 et 5, et vaut de préférence 4 pour avoir suffisamment de couple pour assurer le démarrage de ce type de moteur thermique notamment lorsqu'il fait froid.
L'invention concerne aussi un démarreur comprenant un premier sous- ensemble d'aimants de type terre rare et un deuxième sous-ensemble d'aimants réalisés en Ferrite.
Ainsi, on obtient un démarreur qui permet d'augmenter le nombre de cycle des balais, en remplaçant une partie des aimants en ferrites du démarreur de l'art antérieur par des aimants de type terre rare sans modifier la structure du démarreur. Un tel démarreur est un peu plus coûteux qu'un démarreur à ferrite mais augmente le nombre de cycle du démarreur et est moins cher qu'un démarreur comprenant que des aimants ou un seul aimant à terre rare.
Selon un mode de réalisation, le stator comprend des aimants du premier sous-ensemble entre des aimants du deuxième sous-ensemble. En particulier les aimants du premier sous-ensemble sont alternés avec les aimants du second sous ensemble.
L'invention concerne aussi, ledit premier sous-ensemble d'aimants comprend la moitié du nombre d'aimants total dudit stator réalisés en Néodyme-Fer- Bore, et ledit deuxième sous-ensemble d'aimants comprend l'autre moitié du nombre d'aimants total dudit stator réalisés en Ferrite.
Selon un mode de réalisation, ledit premier sous-ensemble d'aimants comprend quatre aimants réalisés en Samarium Cobalt, et ledit deuxième sous-ensemble d'aimants comprend deux aimants réalisés en ferrite.
L'invention concerne aussi un démarreur comprenant un stator comprenant un ou des plastoaimants.
Selon une réalisation, chaque ou le plastoaimant est réalisé en Néodyme-Fer-Bore. Selon une réalisation, chaque plastoaimant est réalisé en Samarium-Fer-Azote.
Selon une réalisation, chaque aimant permanent dudit ensemble est réalisé en Neolit NQ 2F (marque déposée) en particulier compactés à chaud.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention.
La figure 1 est une vue schématique de côté d'un démarreur selon la présente invention;
La figure 2 est une vue schématique en perspective du stator à aimants permanents du démarreur de la figure 1 ; La figure 3 représente des courbes de courant et d'intégrales de courant correspondantes pour différentes configurations d'ensembles d'aimants permanents et de rapport de réduction du démarreur.
Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d'une figure à l'autre. On a représenté schématiquement sur la figure 1 un démarreur 1 pour moteur à combustion interne de véhicule automobile. Ce démarreur 1 à courant continu comprend, d'une part, un rotor 2, encore appelé induit, pouvant tourner autour d'un axe X, et d'autre part, un stator 3, encore appelé inducteur, positionné autour du rotor 2. Dans l'exemple illustré, la machine électrique tournante formée par le stator 3 et le rotor 2 est de type six pôles.
Ce stator 3 décrit plus en détails ci-après comporte une culasse 4 portant un ensemble d'aimants permanents 5. Le rotor 2 comporte un corps de rotor 7 et un bobinage 8 enroulé dans des encoches du corps de rotor 7. Le corps du rotor 7 consiste en un paquet de tôles présentant des encoches longitudinales. Pour former le bobinage 8, des fils conducteurs en forme d'épingle 1 1 (mieux visibles sur la figure 2) sont enfilés à l'intérieur des encoches 16 généralement sur deux couches distinctes. Le bobinage 8 forme, de part et d'autre du corps de rotor 7, des chignons 9.
Le rotor 2 est pourvu, à l'arrière, d'un collecteur 12 comprenant une pluralité de pièces de contact connectées électriquement aux éléments conducteurs, formés dans l'exemple considéré par les épingles 1 1 du bobinage 8.
Un groupe de balais 13 et 14 est prévu pour l'alimentation électrique du bobinage 8, l'un des balais 13 étant relié à la masse du démarreur 1 et un autre des balais 14 étant relié à une borne électrique 15 d'un contacteur 17. Les balais sont par exemple au nombre de quatre. Les balais 13 et 14 viennent frotter sur le collecteur 12 lorsque le rotor 2 est en rotation, permettant l'alimentation du rotor 2 par commutation du courant électrique dans des sections du rotor 2.
Le contacteur 17 comprend, outre la borne 15 reliée au balai 14, une borne 29 reliée, via un élément de liaison électrique, à une alimentation électrique du véhicule, notamment une batterie.
Le démarreur 1 comporte en outre un ensemble lanceur 19 monté de manière coulissante sur un arbre d'entraînement 18 et pouvant être entraîné en rotation autour de l'axe X par le rotor 2.
Un ensemble réducteur de vitesses 20 est interposé entre un arbre du rotor 2 et l'arbre d'entraînement 18. L'ensemble lanceur 19 comporte un élément d'entraînement formé par un pignon 21 et destiné à s'engager sur un organe d'entraînement du moteur thermique, tel qu'une couronne d'entraînement. En variante, il serait possible d'utiliser un système à poulie.
L'ensemble lanceur 19 comprend en outre une roue libre 22 et une rondelle poulie 23 définissant entre elles une gorge 24 pour recevoir l'extrémité 25 d'une fourchette 27. Cette fourchette 27 est réalisée par exemple par moulage d'une matière plastique.
La fourchette 27 est actionnée par le contacteur 17 pour déplacer l'ensemble lanceur 19 par rapport à l'arbre d'entraînement 18, suivant l'axe X, entre une première position dans laquelle l'ensemble lanceur 19 entraîne le moteur thermique par l'intermédiaire du pignon d'entraînement 21 , et une deuxième position dans laquelle l'ensemble lanceur 19 est désengagé de la couronne d'entraînement du moteur thermique. Lors de l'activation du contacteur 17, une plaque de contact interne (non représentée) permet d'établir une connexion entre les bornes 15 et 29 afin de mettre sous tension le moteur électrique. Cette connexion sera coupée lors de la désactivation du contacteur 17.
Comme on peut le voir sur la figure 2, le stator 3 comporte la culasse 4 métallique tubulaire et l'ensemble d'aimants permanents 5 destinés à produire un champ inducteur. Les aimants 5 sont montés contre une face interne 41 de la culasse 4. Les aimants permanents 5 sont conformés selon des segments cylindriques, en étant angulairement répartis à intervalles réguliers à l'intérieur de la culasse 4, et séparés uniformément du rotor 2 par un entrefer radial 30. Chacun des aimants 5 est magnétiquement orienté radialement, c'est-à-dire que chaque aimant 5 présente une face interne 51 de polarité donnée (Nord ou Sud) orientée du côté de l'entrefer 30 et une face externe 52 de polarité opposée orientée du côté de la culasse 4. En outre, comme cela est bien visible sur la figure 2 où les lettres N et S correspondent respectivement aux pôles Nord et Sud, deux aimants 5 consécutifs sont de polarités alternées. Ainsi, les faces internes 51 tournées vers l'entrefer 30 présentent une polarité alternée, et les faces externes 52 tournées vers la culasse présentent une polarité alternée suivant la circonférence du stator 3.
La fixation des aimants 5 sur la face interne 41 de la culasse 4, s'effectue généralement au moyen d'agrafes 33 s'étendant dans la direction longitudinale dans les intervalles ménagés entre les aimants 5. Ici une seule agrafe 33 a été représentée pour améliorer la lisibilité de la figure mais il est clair que le stator comporte une agrafe 33 entre chaque ensemble de deux aimants adjacents 5. La fixation des agrafes 33 assure notamment un écartement entre les aimants 5 pour créer un champ inducteur uniforme dans l'entrefer 30, ainsi qu'un maintien axial et radial des aimants 5 dans la culasse 4 en s'opposant aux forces mécaniques (vibrations, chocs), et aux forces d'attraction magnétique lors du fonctionnement du moteur.
De préférence, la rémanence moyenne de l'ensemble d'aimants 5 est compris dans une plage située entre 0,73 Tesla et 0,87 Tesla, notamment de 0,78 à 0,83 et de préférence entre 0,79 et 0,81 . La rémanence moyenne est définie comme étant la somme des rémanences de chacun des aimants 5 de l'ensemble divisé par le nombre d'aimants 5 de l'ensemble.
L'ensemble d'aimants comprend un premier sous-ensemble d'aimants 5 comprenant des éléments en terre rare tel que le néodyme Nd ou le samarium Sm et un deuxième sous-ensemble d'aimants 5 réalisés en Ferrite. Le premier sous-ensemble comprend la moitié du nombre d'aimants 5 total du stator 3 réalisés en Néodyme-Fer-Bore, et le deuxième sous- ensemble comprend l'autre moitié du nombre d'aimants 5 total du stator 3 réalisés en Ferrite. Les aimants 5 en Néodyme-Fer-Bore et les aimants 5 en ferrite sont positionnés en alternance suivant la circonférence de la culasse 4. Dans le cas où l'ensemble d'aimants permanents 5 comporte six aimants formant six pôles, on utilise ainsi trois aimants 5 réalisés en Néodyme-Fer- Bore ayant chacun une rémanence de 1 .2 Tesla, et trois aimants 5 réalisés en Ferrite ayant chacun une rémanence compris entre 0,4 Tesla et 0.45 Tesla. La rémanence moyenne de l'ensemble est alors égale à 0.825 Tesla. Dans le cas où l'ensemble d'aimants permanents 5 comporte quatre aimants 5 formant quatre pôles, on utilise deux aimants 5 réalisés en Néodyme-Fer- Bore ayant chacun une rémanence de 1 .2 Tesla, et deux aimants 5 réalisés en Ferrite ayant chacun une rémanence de 0.45 Tesla. La rémanence moyenne de l'ensemble est encore égale à 0.825 Tesla. Dans un autre exemple de réalisation, pour un ensemble d'aimants permanents 5 à six pôles, le premier sous-ensemble comprend quatre aimants 5 réalisés en Samarium Cobalt ayant chacun une rémanence de 1 .02 Tesla, et le deuxième sous-ensemble comprend deux aimants 5 réalisés en ferrite ayant chacun une rémanence de 0.45 Tesla. La rémanence moyenne d'un tel ensemble est de 0.83 Tesla. Tous les aimants 5 précités sont de préférence des aimants frittés. Le fait que les aimants 5 soient de différents types et présentent des rémanences de valeurs différentes peut engendrer des déséquilibres dans le champ magnétique produit. Afin d'éviter cela, tous les aimants 5 de l'ensemble pourront avoir la même valeur de rémanence.
Ainsi, dans un mode de réalisation particulier, chaque aimant 5 du stator 3 est constitué par un plastoaimant ayant une rémanence de 0.8 Tesla. Chaque plastoaimant pourra par exemple être réalisé en Néodyme-Fer-Bore ou en Samarium-Fer-Azote.
Alternativement, chaque aimant 5 du stator 3 est réalisé en Neolit NQ 2F (marque déposée) compactés à chaud ayant une rémanence de 0.8 Tesla. Par ailleurs, compte tenu du gain en couple obtenu grâce à l'utilisation de l'ensemble d'aimants 5 précédemment décrit, il est possible de diminuer le rapport de réduction d'un démarreur 1 défini ci-après comme étant le rapport entre la vitesse de l'arbre interne de l'induit du moteur électrique et la vitesse de l'arbre d'entraînement 18. Ainsi, si le rapport de réduction est habituellement de l'ordre de 4.6, le remplacement des aimants permanents 5 en ferrite par un des ensembles d'aimants permanents précédemment décrit autorise à utiliser un ensemble réducteur 20 ayant un rapport de réduction valant environ 4. Toutefois, la valeur du rapport de réduction réduit sélectionnée pourra varier en fonction du couple à fournir pour faire démarrer un moteur de type spécifique et de la configuration du démarreur 1 . Le rapport de réduction réduit du démarreur 1 sera ainsi compris de préférence entre 3.5 et 5.
Comme cela est illustré sur la figure 3, par rapport à la courbe C1 1 de l'intégrale de courant obtenue pour une configuration initiale d'un stator 3 muni de six aimants 5 en ferrite ayant une rémanence de 0.45 Tesla pour un rapport de réduction de l'ordre de 4.6, l'utilisation d'une configuration à trois aimants 5 en Néodyme-Fer-Bore ayant une rémanence de 1 .2 Tesla et trois aimants 5 en ferrite ayant une rémanence de 0.45 Tesla et d'un rapport de réduction de l'ordre de 4 permet de diminuer la valeur de l'intégrale de courant d'un rapport de 40% (cf courbe C21 ) et donc de diminuer l'usure balai des balais. Ainsi on peut augmenter la durée de vie du balai du démarreur ce qui est très intéressant pour les démarreurs type stop & Start (qui permette de redémarrer un véhicule dont le moteur thermique s'arrête lorsque le véhicule est à l'arrêt par exemple à un feu rouge) pour lequel on demande un nombre de cycle de vie d'environ 250000 cycles ou plus, par exemple 300000 à 450000 cycles, alors que ce nombre de cycle de vie est inférieure à 100000 pour un démarreur de type conventionnel.
La courbe intermédiaire C31 a été obtenue pour un stator 3 ayant un rapport de réduction de l'ordre de 5.7 muni de six aimants 5 en ferrite ayant une rémanence de 0.45 Tesla. II est à noter que les courbes C12, C22, et C32 sont les courbes de courant correspondant respectivement aux différentes courbes d'intégrales de courant C1 1 , C12, C13 associées aux différentes configurations précitées.
Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Stator (3) de démarreur (1 ) de véhicule automobile comportant :
- une culasse (4),
- un ensemble d'aimants permanents (5) montés contre une face interne (41 ) de ladite culasse (4), chacun des aimants permanents (5) dudit ensemble étant magnétiquement orienté radialement,
caractérisé en ce que la rémanence moyenne dudit ensemble d'aimants permanents (5) est comprise dans une plage située entre 0,5 et 0,9 Tesla, notamment entre 0,59 et 0,83 Tesla et de préférence entre 0,6 et 0,81 Tesla.
2. Stator selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit stator (3) comprend au moins un aimant permanent (5) comprenant des éléments en terre rare tel que le néodyme Nd ou le samarium Sm.
3. Stator selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit ensemble d'aimants permanents (5) comporte six aimants formant six pôles.
4. Stator selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit ensemble d'aimants permanents (5) comporte quatre aimants formant quatre pôles.
5. Stator selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit ensemble d'aimants permanents (5) comprend un premier sous-ensemble d'aimants (5) de type terre rare et un deuxième sous- ensemble d'aimants (5) réalisés en ferrite.
6. Stator selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit premier sous-ensemble d'aimants (5) comprend la moitié du nombre d'aimants (5) total dudit stator (3) réalisés en Néodyme-Fer-Bore, et ledit deuxième sous- ensemble d'aimants (5) comprend l'autre moitié du nombre d'aimants (5) total dudit stator (3) réalisés en Ferrite.
7. Stator selon les revendications 3 et 5, caractérisé en ce que ledit premier sous-ensemble d'aimants (5) comprend quatre aimants (5) réalisés en Samarium Cobalt, et ledit deuxième sous-ensemble d'aimants (5) comprend deux aimants (5) réalisés en ferrite.
8. Stator selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits aimants permanents (5) dudit ensemble ont chacun la même valeur de rémanence.
9 .Stator selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque aimant permanent (5) dudit ensemble est constitué par un plastoaimant.
10. Stator selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque plastoaimant est réalisé en Néodyme-Fer-Bore.
1 1 . Stator selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque plastoaimant est réalisé en Samarium-Fer-Azote.
12. Stator selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque aimant permanent (5) dudit ensemble est réalisé en Neolit NQ 2F (marque déposée) en particulier compactés à chaud.
13. Stator selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que lesdits aimants permanents (5) sont maintenus contre ladite culasse (4) au moyen d'agrafes (33).
14. Démarreur (1 ) comportant une machine électrique tournante munie d'un stator (3) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.
15. Démarreur selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'un rapport de réduction dudit démarreur (1 ) est compris entre 3.5 et 5, et vaut de préférence 4.
EP16717191.7A 2015-04-07 2016-04-07 Stator de demarreur pour vehicule automobile a plage de remanence optimisee Withdrawn EP3281278A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1552944A FR3034917B1 (fr) 2015-04-07 2015-04-07 Stator de demarreur pour vehicule automobile a plage de remanence optimisee
PCT/FR2016/050790 WO2016162635A1 (fr) 2015-04-07 2016-04-07 Stator de demarreur pour vehicule automobile a plage de remanence optimisee

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3281278A1 true EP3281278A1 (fr) 2018-02-14

Family

ID=53541758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP16717191.7A Withdrawn EP3281278A1 (fr) 2015-04-07 2016-04-07 Stator de demarreur pour vehicule automobile a plage de remanence optimisee

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20180115203A1 (fr)
EP (1) EP3281278A1 (fr)
CN (1) CN107431391A (fr)
FR (1) FR3034917B1 (fr)
WO (1) WO2016162635A1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3074980A1 (fr) * 2017-12-11 2019-06-14 Valeo Equipements Electriques Moteur Moteur electrique de demarreur de moteur thermique et demarreur equipe d'un tel moteur electrique

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008001539A1 (de) * 2008-05-05 2009-11-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung des Statorgehäuses eines Elektromotors

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62161569U (fr) * 1986-04-04 1987-10-14
JP3818340B2 (ja) * 1997-09-26 2006-09-06 株式会社富士通ゼネラル 永久磁石電動機
JP2000208321A (ja) * 1999-01-19 2000-07-28 Seiko Precision Inc プラスチック磁石成形体
FR2920259B1 (fr) * 2007-08-22 2015-03-27 Valeo Equip Electr Moteur Machine electrique tournante, en particulier pour un demarreur automobile
JP5112219B2 (ja) * 2007-11-05 2013-01-09 株式会社東芝 永久磁石モータ、洗濯機、および、制御装置
CA2822158A1 (fr) * 2012-08-17 2014-02-17 Envision Energy (Denmark) Aps Machine electrique avec intensificateur de flux magnetique

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008001539A1 (de) * 2008-05-05 2009-11-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung des Statorgehäuses eines Elektromotors

Also Published As

Publication number Publication date
US20180115203A1 (en) 2018-04-26
FR3034917B1 (fr) 2018-11-09
WO2016162635A1 (fr) 2016-10-13
FR3034917A1 (fr) 2016-10-14
CN107431391A (zh) 2017-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2564491B1 (fr) Machine electrique tournante en particulier pour un demarreur de vehicule automobile
EP2209193B1 (fr) Machine électrique tournante à pôles saillants
FR2935207A1 (fr) Rotor de machine electrique tournante synchrone, notamment d'alternateur de vehicule automobile
EP2209192A1 (fr) Machine électrique tournante, en particulier pour un démarreur de véhicule automobile
WO2016162636A1 (fr) Stator de demarreur pour vehicule automobile muni d'un aimant permanent formant une pluralite de poles
EP3072218A1 (fr) Démarreur de véhicule automobile de faible puissance a taille optimisée
FR2943737A1 (fr) Dispositif de demarrage pour moteur a combustion interne, notamment de vehicule automobile
EP3281278A1 (fr) Stator de demarreur pour vehicule automobile a plage de remanence optimisee
EP2564494A1 (fr) Machine electrique comportant un rotor muni d'un bobinage permettant de faciliter la commutation, et demarreur associe
EP2283561A2 (fr) Rotor de machine electrique tournante avec structures interpolaires a masse reduite
FR3051295A1 (fr) Machine electrique tournante a puissance augmentee
EP0321332A1 (fr) Moteur électrique à haut rendement et à faible ondulation de couple
WO2017013325A1 (fr) Stator de demarreur pour vehicule automobile a performances magnetiques ameliorees
FR3080717A1 (fr) Rotor de machine electrique tounante munie d'une repartition optimisee d'aimants interpolaires
FR3091426A1 (fr) Stator apte à équiper une machine électrique à flux radial d’un démarreur
FR3103067A1 (fr) Rotor pour machine électrique tournante
WO2009150375A2 (fr) Machine electrique tournante, notamment demarreur de vehicule automobile
EP2063514A1 (fr) Stator pour machine électrique tournante, notamment un démarreur
FR2947967A1 (fr) Collecteur de machine electrique tournante pour vehicule automobile
FR2931319A1 (fr) Machine electrique tournante, notamment pour vehicule automobile
EP3249793A1 (fr) Démarreur de vehicule automobile muni d'un stator à performances magnétiques améliorées
FR2926334A1 (fr) Dispositif de demarrage pour moteur a combustion, notamment de vehicule automobile
FR3098040A1 (fr) Machine electrique tournante à refroidissement par eau
FR3084541A1 (fr) Machine electrique tournante a configuration optimisee
WO2017178760A1 (fr) Demarreur de moteur thermique a performances ameliorees

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20171107

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20190529

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20190910