EP3895290A1 - Rotor comprenant un detecteur magnetique de parametre de rotation du rotor - Google Patents

Rotor comprenant un detecteur magnetique de parametre de rotation du rotor

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Publication number
EP3895290A1
EP3895290A1 EP19816350.3A EP19816350A EP3895290A1 EP 3895290 A1 EP3895290 A1 EP 3895290A1 EP 19816350 A EP19816350 A EP 19816350A EP 3895290 A1 EP3895290 A1 EP 3895290A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
magnetic
encoder
shield
radial
Prior art date
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Pending
Application number
EP19816350.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre - François RAGAINE
Raouaa BAHRI
Gregory Godefroy
Brice Lecole
Virginie Vercambre
Benjamin Loret
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Publication of EP3895290A1 publication Critical patent/EP3895290A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/01—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for shielding from electromagnetic fields, i.e. structural association with shields
    • H02K11/014—Shields associated with stationary parts, e.g. stator cores
    • H02K11/0141—Shields associated with casings, enclosures or brackets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/12—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using detecting coils using the machine windings as detecting coil
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/02—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for suppression of electromagnetic interference
    • H02K11/028—Suppressors associated with the rotor

Definitions

  • Rotor comprising a magnetic rotor rotation parameter detector
  • the present invention relates to an electric vehicle machine
  • the present invention relates to a rotor comprising a magnetic encoder located at one end of a rotor shaft as well as to an electric machine comprising such a rotor.
  • the electrical machine comprises a control unit which receives, from a vehicle engine control unit, an alternator setpoint and controls the electrical supply of a coil of the rotor as a function of the angular speed of the rotor.
  • a magnetic detector of rotor rotation parameters such as the
  • angular position of the rotor generally comprises a magnetic encoder movable in rotation with the rotor, and at least one magnetic field sensor, fixed and located on the support of the machine.
  • the magnetic encoder produces a magnetic field which is detected by at least one field sensor
  • the magnetic rotor rotation parameters detector transforms this magnetic field detection into a signal corresponding to rotation parameters, such as the angular position of the rotor.
  • the magnetic encoder therefore makes it possible to transmit information from
  • the magnetic encoder can be a permanent magnet or an electromagnet comprising a face having at least one South pole and at least one North pole opposite the magnetic field sensor which detects the orientation of the magnetic field in function of the south pole or the north pole and converts this orientation information into rotation position parameters.
  • the magnetic encoder can also include several magnets or several electromagnets which allow each pass in front of a magnetic field sensor to detect a magnetic field to determine a parameter of rotation of the rotor.
  • the rotor of an electric motor vehicle machine such as a
  • alternator or alternator-starter comprises a rotor shaft.
  • the rotor shaft is made of magnetic steel.
  • the rotor further includes an electric coil mounted on the rotor shaft. When the coil is energized, it produces a magnetic field in the axis of the rotor.
  • the magnetic encoder of the magnetic rotor rotation parameter detector at the end of the shaft, that is to say at one end of the rotor shaft.
  • the magnetic encoder is located at one end of the rotor shaft close to the electronic control unit of the electric machine.
  • part of the magnetic field of the rotor coil is not channeled by the magnetic circuit of the rotor but is axially guided by the rotor shaft and disturbs the magnetic field of the magnetic encoder carried by the shaft rotor.
  • the detection sensor detects both a magnetic field produced by the magnetic encoder and that produced by the rotor coil.
  • the magnetic field of the rotor coil can combine with the magnetic field of the encoder and modify its characteristics such as the level of induction and / or the spatial orientation of the magnetic field vectors.
  • the accuracy of the rotor rotation parameters is then affected by the use of a measurement of a global magnetic field and not of the magnetic field produced by the encoder only.
  • One solution is to move the magnetic encoder away from the end of the rotor shaft made of magnetic material so that the magnetic field of the rotor coil disturbs the magnetic encoder less.
  • a pad made of non-magnetic material to fix the encoder in this case a magnet in the form of a crown or ring at the end of the rotor shaft, having a space between the rotor shaft and the encoder.
  • the non-magnetic pad therefore crosses the center of the encoder and the magnetic sensor is located opposite the non-magnetic pad.
  • such a magnetic disc directly guides the magnetic field of the rotor in the crown-shaped encoder and therefore changes its magnetic field.
  • the magnetic disc picks up a more or less significant part of its useful flux, which can lower the level of reading induction at the level of the sensor.
  • the invention therefore relates to a rotor of a rotary electrical machine comprising: a rotor shaft comprising an axis of rotation and a fixing portion having a radial end surface and a peripheral fixing surface extending from the surface of radial end, a magnetic encoder device for a magnetic detector of rotor rotation parameters, the magnetic encoder device being fixed to the fixing portion and comprising a support comprising a partition wall made of non-magnetic material, and a magnetic encoder fixed to the support , the partition wall of the support separating the magnetic encoder from the rotor shaft.
  • the partition wall of the support has an external radial surface and a recess, the recess having a bottom and an internal peripheral surface surrounding the peripheral surface for fixing the rotor shaft.
  • non-magnetic material is meant that the material is of the type
  • such a fixing portion has the advantage of being a simple means of fixing the magnetic encoder device to the rotor shaft.
  • the fact of mounting the support around the rotor shaft to form a fixing portion of the magnetic encoder device allows the support of the magnetic encoder device to have a larger volume than in the case of a rod and therefore better resistance to deformation by centrifugal force in the event of imbalance.
  • the rotor shaft has a metallic material of the steel type having a hardness sufficient to enable the fixing portion with very little risk of it being deformed by centrifugal force or when mounting the magnetic encoder device.
  • the support made of non-magnetic material includes a hollow which surrounds the fixing portion makes it possible to increase the rigidity of the magnetic encoder device and therefore to better resist deformation by centrifugal force.
  • the rotor of the invention makes it possible to improve, in a simple and
  • the rotor according to the invention may also have one or more of the characteristics below, considered individually or in all technically possible combinations.
  • the rotor shaft includes a shoulder having a radial surface, the peripheral fixing surface extending from the radial surface of the shoulder to the radial end surface.
  • Shoulder means that the diameter of the peripheral fixing surface is smaller than the external diameter of the shaft before the shoulder.
  • the shoulder reduces the radial size of the rotor.
  • the magnetic encoder device further comprises a magnetic field shield formed of a magnetic material and being disposed between a portion of the support and the rotor shaft.
  • the shield allows to deflect outward, field lines
  • deflecting outwards we mean deflecting at least part of the magnetic field away from the axis of rotation.
  • the shield comprises a radial wall located between the partition wall of the support and the radial surface of the shoulder, and an opening having an internal peripheral surface in contact with the peripheral surface for fixing the shaft. rotor.
  • the non-magnetic support with the shield allows to deflect, radially outward, the axial magnetic field passing through the rotor shaft, to prevent the latter from disturbing the magnetic field of the magnetic detector.
  • the fact that the shield is in contact with the fixing portion of the shaft makes it possible to deflect lines of magnetic fields passing through this portion towards the outside.
  • a maximum external radius of the encoder of the magnetic encoder is less than a maximum external radius of the shield of the shield.
  • the maximum shield radius greater than the maximum encoder radius causes the shield to extend radially beyond the encoder. This reduces or eliminates the fact that the axial magnetic field from the rotor coil passes through the encoder and thus improves the efficiency of the encoder.
  • the magnetic encoder device is
  • the opening or the recess includes a thread
  • the magnetic encoder device comprises a tapping and the fixing portion is screwed into the tapping of the magnetic encoder device.
  • the thread can be in the hollow of the support or the opening of the shield. This allows easy assembly and disassembly in the event of a fault with the magnetic encoder device.
  • the shield comprises an enclosure
  • peripheral extending axially from the radial wall, the peripheral enclosure being arranged between the peripheral surface of the hollow of the partition wall and the peripheral fixing surface.
  • fixing portion to improve the deflection effect of the magnetic field lines coming from the rotor coil passing through the fixing portion using this portion for fixing the support of the magnetic encoder device.
  • the internal peripheral surface of the hollow and the enclosure is configured to provide the internal peripheral surface of the hollow and the enclosure
  • the device of the opening can be for example tubular and the fixing portion can have a cylindrical shape.
  • the internal peripheral surface of the hollow of the partition wall is in contact with the peripheral fixing surface. This allows for a simpler form of the shield.
  • the magnetic shield is made of steel
  • the non-magnetic material of the support is
  • diamagnetic such as plastic or paramagnetic such as de
  • the shield comprises a protective bottom, said bottom being located between the bottom of the recess and the radial end surface of the shaft.
  • the opening of the shield is sandwiched between the bottom of the recess and the radial end surface of the shaft. This ensures direct contact between the bottom of the shield opening and the radial portion.
  • the bottom of the hollow of the partition wall is opposite the radial end surface of the fixing portion. This allows for a simpler form of the shield.
  • the bottom of the hollow of the partition wall is in abutment against the radial end surface of the fixing portion.
  • the shield is sandwiched between the external radial surface of the non-magnetic support and the radial surface of the shoulder. This makes it possible to have contact with the radial surface of the shoulder to guide the lines of magnetic fields.
  • the rotor includes a clearance between the radial end surface of the shoulder and the bottom of the recess.
  • the distance between the magnetic encoder and the radial shoulder surface is increased, making it possible to reduce the field lines passing through the encoder.
  • the support comprises a retaining wall extending from the partition wall and surrounding the encoder, the partition wall and the retaining wall forming a housing in which is located the encoder.
  • the retaining wall retains the magnet against centrifugal force.
  • the encoder is glued or
  • the shield comprises a protective wall extending around the retaining wall. This protects the encoder by axially guiding the field lines outside the housing.
  • the protective wall and the shield radial wall are formed by two separate parts. This allows you to simply make the shield.
  • the shield is in one piece. This simplifies assembly.
  • the maximum radius of the shield is greater than a maximum outside radius of the radial surface of the shoulder.
  • the rotor comprises a manifold comprising a fixing body made of electrical insulating material fixed on the rotor shaft.
  • the shield further comprises a surface in contact with the fixing body of the collector. This allows the collector to be used to protect the shield against pathogens, for example against water including iodine which can cause corrosion of the shield.
  • the fixing portion of the shaft comprises an axial hole opening out on the radial end surface.
  • the hole guides the lines of the magnetic field in the axis towards the outside of the radial end surface and towards the peripheral fixing surface.
  • the hole includes a surface that widens from the peripheral inner surface to the radial end surface. This flared shape improves the guidance of the magnetic field to the part of the radial end surface farthest from the axis of rotation.
  • the shield is molded with the support.
  • the encoder is a magnet comprising a free face having a south polarization and a north polarization, the free face being the free end of the encoding device.
  • the encoder comprises a
  • the encoder is a track made of magnetic material making it possible to guide a magnetic field coming from the magnetic detector towards the sensor.
  • the encoder is an electromagnet.
  • the invention also relates to an electric machine comprising a rotor according to the invention or comprising one or more combined characteristics of the various embodiments described, a machine support supporting the rotor, a magnetic detector for rotor rotation parameters comprising the encoder device and in addition at least one magnetic field sensor facing the encoder for sensing the magnetic field of the encoder.
  • the magnetic field sensor is fixed to the machine support.
  • the magnetic field sensor is a hall effect sensor or a magneto-resistive sensor.
  • the magnetic detector for rotor rotation parameters comprises three magnetic field sensors.
  • the machine comprises an alternator mode for a motor vehicle comprising an electric machine as described above.
  • the magnetic field shield is formed integrally with the tree.
  • the invention also relates to an alternator-starter for a motor vehicle comprising an electric machine as described above further comprising an engine mode for starting the engine or relieving the torque of the engine.
  • the invention also relates to a reversible machine or an electric motor for a motor vehicle comprising an electric machine as described above capable, in addition to supplying torque to the heat engine.
  • FIG. 1a shows a block diagram of an axial section of a half of an electric machine comprising a rotor according to a first example of a first embodiment.
  • FIG. 1b shows part of a rear portion of a rotor shaft of the rotor according to the first example of the first embodiment.
  • Figure 1 c shows a block diagram of an axial section of a portion of a rear portion of a rotor of Figure 1 a.
  • FIG. 2 shows a block diagram of an axial section of a portion of the rear portion of a rotor according to a second example of the first embodiment.
  • FIG. 3a] and [ Figure 3b] each represent a front view of a shield of a rotor according to different examples of the first embodiment.
  • FIG. 4 shows a block diagram of an axial section of a portion of the rear portion of a rotor according to a first example of a second embodiment.
  • FIG. 5 shows a block diagram of an axial section of a portion of the rear portion of a rotor according to a second example of a second embodiment.
  • FIG. 6 shows a block diagram of an axial section of a portion of the rear portion of a rotor according to a first example of a third embodiment.
  • Figure 7 shows a block diagram of an axial section of a portion of the rear portion of a rotor according to a first example of a fourth embodiment.
  • FIG. 8 shows a block diagram of an axial section of a portion of the rear portion of a rotor according to a fifth embodiment.
  • FIG. 1a shows a block diagram of an axial section of one half of an electric machine M comprising a rotor A according to a first example of a first embodiment.
  • the electric machine M in particular a rotary electric machine, can be an alternator or an alternator-starter or a reversible machine or an electric motor for a motor vehicle.
  • the electric machine M comprises a machine support S supporting a stator comprising a sheet metal package T and a coil B wound in the sheet metal package T.
  • the electric machine M also comprises a front bearing Pa and a rear bearing Pr, in this case ball bearings, each fitted into the machine support S.
  • the rotor A comprises a rotor shaft 1 comprising an axis of rotation X.
  • the rotor shaft 1 includes an outer periphery, in this case in the form of a cylinder.
  • the rotor shaft 1 comprises two support portions comprising a part of the external periphery.
  • Each support portion is located in the front bearing Pa and the rear bearing Pr to make the rotor A free to rotate relative to the machine support S.
  • the front bearing Pa and the rear bearing Pr allow the machine support S to support the rotor A.
  • these two support portions are each mounted in an inner ring of the corresponding bearing.
  • the rotor shaft 1 further comprises a front radial end surface 11 'and a rear radial end surface 11, a central portion between the support portion of the front bearing Pa and the support portion of the rear bearing Pr, a front portion between its front radial end face and the front bearing and a rear portion between its rear end surface 11 and the rear bearing Pr.
  • the radial end surface is a surface extending in one direction radial and being located at an axial end of the rotor shaft.
  • the rotor A is in this case a claw rotor, but could be another type of rotor.
  • the rotor A therefore comprises two claw bodies AG of magnetic material, in this case ferromagnetic alloy, mounted tightly on the external periphery of the central portion of the rotor shaft 1.
  • the rotor A further comprises a coil AB wound between the two claw bodies AG.
  • the rotor A comprises a collector 2 surrounding a part of the rear portion of the rotor shaft 1.
  • the collector 2 comprises a fixing body 20, made of insulating material.
  • the fixing body 20 is fixed on the outer periphery of the rotor shaft 1, in this case the outer periphery of the rear portion of the rotor shaft 1.
  • the collector 2 further comprises electrical tracks, in this case in this example two copper rings, mounted on the fixing body 20. These tracks are electrically connected to the coil AB to power it.
  • the electric machine further comprises a brush holder S2 comprising brushes, in this case two brushes, each brush being in contact with one of the tracks to supply the coil AB.
  • FIG. 1b shows a part of the rear portion of the rotor shaft 1 of the rotor A with a portion of the fixing body 20 of the manifold 2.
  • the rotor shaft 1 further comprises on its rear portion, a shoulder 12 comprising a radial surface 120.
  • the rear portion comprises a fixing portion 13 extending from the shoulder to the radial end surface 11.
  • the fixing portion 13 comprises a peripheral fixing surface 130 s' extending from the radial surface 120 of the shoulder to the radial end surface 11.
  • the electric machine M further comprises a magnetic detector of
  • rotor rotation parameters D surrounded in [ Figure 1 a] by a dotted rectangle, comprising a magnetic encoder device 3 mounted on the rotor shaft 1 and a magnetic position sensor 5 mounted on the machine support S.
  • the machine electric M further comprises an electronic control unit U fixed to the machine support S.
  • the electronic control unit U is connected to the magnetic position sensor 5 to receive signals according to the rotation of the magnetic encoder device 3.
  • the unit electronic control unit U therefore comprises a means for calculating rotation parameters, thus making it possible to calculate rotation parameters, such as the position, the speed and the direction of rotation of the rotor A with respect to the machine support S.
  • the rotor A therefore comprises, in a part of its rear portion, the magnetic encoder device 3 fixed to the fixing portion 13 of the rear portion of the rotor shaft 1.
  • FIG. 1 c shows the part of the rear portion of the rotor comprising the magnetic encoder device 3.
  • the encoder device 3 comprises a support 32 comprising a partition wall 321, made of non-magnetic material, for example plastic.
  • the support 32 is in one piece and is made of plastic.
  • the partition wall 321 includes a radial surface external 3210 and a recess, the recess having an internal peripheral surface 3213 surrounding the peripheral fixing surface 130 and a bottom 3211.
  • the magnetic encoder device 3 further comprises a magnetic field shield 31, made of magnetic material, for example steel
  • the shield 31 comprises a radial wall 310 situated between the partition wall 321 of the support and the radial surface 120 of the shoulder 12.
  • the shield 31 comprises an opening comprising an internal peripheral surface 313 in contact with the peripheral fixing surface 130 of rotor shaft 1.
  • Figure 1 shows, in addition according to a block diagram, magnetic field lines H1, H2, H3 from the coil AB passing through the rotor shaft 1 and the machine support S.
  • the coil produces an infinity of field lines passing through the rotor shaft.
  • the coil AB produces other types of magnetic field lines, for example between the claw bodies AG and the package of stator plates T which are not shown.
  • the rotor shaft 1 made of magnetic material and leave on either side of the rotor shaft 1 by means of these two faces of radial ends 11 and 11 ’.
  • the magnetic field lines are closer to each other than those on the side of the radial end face 11 ’.
  • the shield 31 therefore makes it possible to guide the magnetic field lines exiting from the rear radial end face 11 towards the outside, that is to say radially towards the machine support S.
  • the shield 31 allows limit the magnetic field through the encoder 33.
  • the magnetic field sensor 5 can therefore measure a magnetic field produced by the encoder 33 more precisely. This improves the reliability of the encoder 33.
  • Figure 3a shows the shield 31 seen from the front.
  • the shield 31 is mounted tightly on the fixing portion 13, for example by fitting.
  • the shield 31 ’secured to the fixing portion 13 is shown seen from the front before plastic deformation of the magnetic material of the shield 31’.
  • the shield 31 ’ is fixed to the rotor shaft 1 by being mounted tight on the fixing portion 13 by deformation of material at its opening.
  • the shield 31 includes, in the opening, triangular teeth. The top of each tooth has a smaller radius than the radius of the fixing portion 13 and the bottom, between two teeth, has a larger diameter than that of the fixing portion 13.
  • the teeth are plastically deformed allowing a tight mounting and therefore in particular a good contact between the shield 31 'and the fixing portion 13.
  • the magnetic encoder device 3 further comprises an encoder
  • the partition wall 321 is located between the encoder 33 and the rotor shaft 1.
  • the support 32 may include a retaining wall 322 surrounding the encoder 33.
  • the partition wall 321 and the retaining wall 322 form a housing in which the encoder is located.
  • the encoder 33 is, in this case, a magnet of which only the northern part is shown in [Figure 1a] since it represents only half of the rotor A.
  • the encoder 33 therefore comprises a face radial comprising the north pole and the south pole visible in [ Figure 1 c].
  • only the north pole is opposite the magnetic sensor 5, but if the rotor A rotates by half a turn, the south pole would be in front of the magnetic sensor 5.
  • the electric machine M may include several magnetic sensors 5 facing the radial face of the encoder 33 to have better precision of the angular position of the rotor A.
  • the encoder 33 could also be a track comprising several magnets distributed angularly or include coils and a core of material ferromagnetic. The encoder 33 is therefore the active magnetic part of the encoder device 3.
  • the encoder 33 has a maximum radius, called the maximum encoder radius R33, relative to the axis of rotation X.
  • the maximum encoder radius R33 is therefore the largest radius of the encoder 33.
  • the shield 31 includes a maximum radius, called in the following radius
  • maximum shield R31 larger than the maximum encoder radius R33.
  • the maximum shield radius R31 is also greater than the radius of the rear part of the shaft 1.
  • the opening of the shield 31 is open and the bottom 321 1 of the hollow is opposite the radial end surface 11 of the fixing portion 13.
  • the fixing portion 13 passes through the opening of the shield 31 and the hollow of the support 32.
  • the rotor comprises a clearance between the surface of radial end 11 of the fixing portion 13 and the bottom 3211 and on the other hand the radial wall 310 is sandwiched between the radial surface 120 of the shoulder 12 and the external radial surface 3210 of the support 32.
  • the rotor is identical to the first example except that the bottom 3211 of the hollow of the support 32 is in contact with the radial end surface 11 of the shaft 1.
  • the magnetic encoder device 3 is different from the previous example in that a clearance is formed between the shield 31 and the partition wall 321 of the support 32. This makes it possible to have contact between the radial surface of the shoulder and the shield.
  • the support 32 is made of non-magnetic steel, for example aluminum, and comes from a folded and perforated plate to form the hollow.
  • the external radial surface 3210 of the partition wall 321 is in contact with the radial wall 310 of the shield and a clearance is formed between the radial surface 120 of the shoulder 12 and the radial wall 310 of the shield 31. This makes it possible to be able to mount the magnetic encoder device 3 on the rotor shaft 1 in a single step.
  • the shield 31 has the shape of a washer, in
  • flat washer a washer comprising an opening opening axially and formed of the radial wall 310 between its internal radius corresponding to the opening and its external radius.
  • the maximum shield radius R31 therefore corresponds here to the external radius.
  • the shield 31 B comprises a protective wall 312 surrounding the retaining wall 322.
  • the retaining wall 322 and the protective wall 312 are tubular.
  • the shield 31 B is formed in two parts, on the one hand the radial wall 310 in the form of a washer identical to that of the first embodiment and on the other hand the protective wall 312.
  • the radial wall 310 and the protective wall 312 are two separate parts and the rotor includes a clearance between these two walls.
  • the radial wall 310 in this example is in contact with the radial surface 120 of the shoulder 12 of the rotor shaft 1.
  • the radial wall 310 is in contact with the wall of protection 312 or in contact with the partition wall 321.
  • the protective wall 312 can be forcibly mounted on the support 32, in particular on the retaining wall 322 or molded by the support 32 in the case where the support is made of plastic.
  • the protective wall 312 further surrounds the partition wall 321 but could only surround the retaining wall 322. In this case the protective wall 312 extends beyond the partition wall 321.
  • FIG. 5 A second example of this second embodiment is shown in [ Figure 5]
  • the shield 31 B ’ is in one piece, so the two walls are made of material.
  • the shield 31 B ′ therefore has a radial wall 310 and a protective wall 312 which extends from the radial wall 310, in this case the outer end of the radial wall 310.
  • the side wall 310 of the shield 31 B ’ is in contact with the radial surface 120 of the shoulder.
  • the shield 31 C further comprises a peripheral enclosure 311 extending from the radial wall 310.
  • the peripheral enclosure 311 allows the shield 31 to be fixed around the fixing portion 13.
  • the peripheral enclosure 31 1 and the radial wall 310 are in one piece.
  • the peripheral surface 313 of the opening of the shield 31 therefore extends in the radial wall 310 and in the peripheral enclosure 311.
  • the shield 31 C comes from a ferromagnetic plate perforated and folded to form the opening and the peripheral enclosure 311.
  • peripheral 31 1 is sandwiched between the internal peripheral surface 3213 of the hollow of the partition wall 321 and the peripheral fixing surface 130 of the fixing portion 13.
  • the peripheral fixing surface 130, the internal peripheral surface 3213 of the hollow of the partition wall 321 and the peripheral enclosure 31 1 are cylindrical.
  • the peripheral surface of the hollow of the support 32 is no longer in contact with the shaft 1.
  • the bottom 321 1 of the hollow is in contact with the radial end surface 1 1 and there is a clearance between the shield 31 C and the radial surface 120 of the shoulder 12.
  • the clearance is between the bottom 321 1 of the hollow and the radial end surface 1 1.
  • the shield 31 C can be molded by the support 32.
  • a fourth embodiment of the rotor will now be described. It is identical to the third embodiment except as regards the shield 31 D.
  • the shield 31 D has a protective wall 312 as in the second example of the second embodiment.
  • the shield 31 D therefore comprises a peripheral enclosure 31 1 fixed around the fixing portion 13 as in the third embodiment.
  • the bottom 321 1 of the hollow is in contact with the radial end surface 1 1 but according to another implementation, there could be a clearance between the radial end surface 1 1 and the bottom 321 1 of the hollow.
  • the shield comes from a magnetic metal plate such as steel comprising iron and is perforated and folded to form the protective wall 312, the side wall 310 and the peripheral enclosure 31 1.
  • a fifth embodiment of the rotor will now be described. It is identical to the fourth embodiment except with regard to the shield 31 E.
  • the opening of the shield 31 E includes a protective bottom 31 11 unlike the embodiments in which the opening is open.
  • the shield 31 E therefore comprises in this example a protective wall 312 surrounding the retaining wall 322 and the partition wall 321 of the support 32, a radial wall 310 between the partition wall and the radial surface 120 of the shoulder 12, a peripheral enclosure 31 1 fixed on the peripheral fixing surface 130 and a protective base 3111 extending of the peripheral enclosure 311.
  • the shield 31 E is identical to that of the third example except in that it comprises a protective bottom 3111 and is devoid of the protective portion 312 .
  • the fixing portion 13 comprises an axial hole 134 opening onto the radial end surface 11.
  • the hole 134 comprises a bottom, in this case cone-shaped, a cylindrical surface extending along the axis X and a flaring surface from the cylindrical surface towards the radial end surface 11, in this case a conical surface whose largest radius opens onto the radial end surface 11.
  • the protective bottom 31 11 of the shield 1 1 therefore plugs the hole 134.
  • the hole 134 makes it possible to guide the waves towards the enclosure 311 of the shield 31 E.
  • the fixing portion 13 is devoid of the hole 134.
  • the fixing portion 13 comprises a hole 134 opening axially on the radial end surface 11.
  • the hole 134 may include the surface flaring from the axis towards the radial end surface 1 1.
  • the magnetic field coming from the coil AB of the rotor A passing through the fixing portion 13 of the rotor shaft 1 is guided towards the outside of the rotor by passing through the side wall 310 of the shield 31.
  • the assembly of the fixing portion 13 with the support 32 can be done according to several alternatives, whatever the embodiment described above.
  • the internal peripheral surface 3213 of the recess in the partition wall 321 has teeth extending axially.
  • the support 32 is for example molded from plastic. These teeth allow the support 32 to be fixed on the smooth peripheral surface 130 of the fixing portion.
  • the teeth are distributed equidistantly on the internal peripheral surface of the hollow 3213 in order to ensure optimal centering between the support 32 and the rotor shaft 1.
  • teeth can be hollowed out in order to control the fitting force and the deformation of the material, as well as to guarantee a constant thickness of molding. This morphology of teeth allows their deformation during
  • a non-magnetic insert can also be provided at the internal peripheral surface 3213 of the hollow.
  • a non-magnetic metallic insert is for example composed of aluminum or stainless steel 304 or 316L in a plastic support 32. Such a solution improves the holding
  • the assembly of the fixing portion 13 to the support 32 can be made by shrinking to ensure a level of clamping between the fixing portion 13 and the support 32 sufficient for a robust mechanical resistance to vibrations and rotation of the device.
  • Such a solution makes it possible to reduce the cost of the part, and makes it possible to ensure assembly without the risk of damaging the support 32 and to simplify the structure of the shaft 1.
  • the peripheral surface of the fixing portion 130 and the surface internal periphery of the hollow 3213 are smooth.
  • the rise in temperature of the support 32 makes it possible to temporarily increase the internal diameter of the hollow, for assembly with the fixing portion 13. Then the return to ambient temperature of the support 32 In such an embodiment, the temperature is controlled so as not to generate a
  • the support 32 is a plastic molded part which incorporates a fixing system composed of two cylindrical clips positioned at 180 ° relative to each other and snapping into a groove machined on the surface peripheral of the fixing portion 13, without knurling, the support 32 also includes an anti-rotation device consisting of two tongues, angularly offset by 90 ° relative to the clips and fitting into the grooves of the fixing portion 13, and a centering mechanism comprising a 4mm ball pressed into the frustoconical housing formed at the end of the fixing portion 13 by a cylindrical compression spring.
  • This assembly generates at the same time a prestress aimed at exerting traction of the clip heads against the internal peripheral surface of the hollow 3213.
  • the ball can be replaced by a centering pin, of generally cylindrical shape with a conical end, which is positioned in the central through hole of the shaft end, during assembly of the encoder .
  • An elastic washer can also replace the compression spring.
  • the encoder can be held in the support 32 either by gluing or by overmolding a closure wall covering its upper face opposite the Hall effect sensor.
  • opening diametrically is practiced in the shaft in an axis
  • a pin is fitted into the bore described above to ensure stops in translation and in rotation.
  • the pin can be a cylindrical pin with or without a tapped hole to facilitate its extraction, a grooved pin.
  • the pin can be replaced by a cylindrical key or a round transverse key (tangential).
  • the outside diameter of the pin is approximately three times smaller than that of the drive shaft.
  • the magnet shape thus obtained makes it possible to reference the direction of easy magnetization of the magnet in order to ensure optimal magnetization of the magnet.
  • the shaft may not have a shoulder and the shield and support may be mounted directly on the outer diameter of the shaft.

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Abstract

L'invention concerne un rotor de machine tournante comprenant un arbre rotor (1) comprenant un axe de rotation (X) et une portion de fixation (13) comprenant une surface d'extrémité radiale (11). Le rotor comprend en outre un dispositif encodeur magnétique (3) fixé à l'arbre rotor (1). Le dispositif encodeur (3) comprend un support (32) comprenant une paroi de séparation (321) en matériau amagnétique, comprenant un creux entourant la surface périphérique de fixation et un encodeur magnétique (33) fixé au support (32).

Description

Description
Titre de l'invention : Rotor comprenant un détecteur magnétique de paramètre de rotation du rotor
[0001 ] [DOMAINE TECHNIQUE
[0002] La présente invention est relative à une machine électrique de véhicule
automobile et son rotor comprenant un encodeur magnétique d’un détecteur magnétique de paramètres de rotation du rotor, tels que la position angulaire, le sens de rotation, la vitesse, l'accélération. En particulier, la présente invention est relative à un rotor comprenant un encodeur magnétique situé à une extrémité d’un arbre rotor ainsi qu’à une machine électrique comprenant un tel rotor.
[0003] Pour commander une machine électrique de véhicule automobile, il est
nécessaire de connaître des paramètres de rotation du rotor tel que la position angulaire pour déterminer par exemple la vitesse angulaire du rotor par rapport à un support de la machine électrique. Par exemple, dans le cas d’une machine électrique ayant la fonction alternateur, la machine électrique comprend une unité de commande qui reçoit, d’une unité de contrôle moteur du véhicule, une consigne alternateur et commande l’alimentation électrique d’une bobine du rotor en fonction de la vitesse angulaire du rotor.
[0004] Un détecteur magnétique de paramètres de rotation du rotor, tels que la
position angulaire du rotor, comprend généralement un encodeur magnétique mobile en rotation avec le rotor, et au moins un capteur de champ magnétique, fixé et situé sur le support de la machine. L’encodeur magnétique produit un champ magnétique qui est détecté par au moins un capteur de champ
magnétique. Le détecteur magnétique de paramètres de rotation du rotor transforme cette détection de champ magnétique en signal correspondant à des paramètres de rotation, tels que la position angulaire du rotor.
[0005] L’encodeur magnétique permet donc de transmettre une information de
rotation du rotor par l’intermédiaire d’un champ magnétique. L’encodeur magnétique peut être un aimant permanent ou un électroaimant comprenant une face ayant au moins un pôle Sud et au moins un pôle Nord en vis-à-vis du capteur de champ magnétique qui détecte l’orientation du champ magnétique en fonction du pôle sud ou du pôle nord et convertit cette information d’orientation en paramètres de position de rotation. L’encodeur magnétique peut aussi comporter plusieurs aimants ou plusieurs électroaimants qui permettent à chaque passage devant un capteur de champ magnétique de détecter un champ magnétique pour déterminer un paramètre de rotation du rotor.
[0006] ÉTAT DE LA TECHNIQUE
[0007] Le rotor d’une machine électrique de véhicule automobile, tel qu’un
alternateur ou un alternateur-démarreur comprend un arbre rotor. L’arbre rotor est en acier magnétique. Le rotor comprend en outre une bobine électrique montée sur l’arbre rotor. Lorsque la bobine est alimentée, elle produit un champ magnétique dans l’axe du rotor.
[0008] Il est connu, pour notamment des raisons d’encombrements, de fixer
l’encodeur magnétique du détecteur magnétique de paramètres de rotation du rotor en bout d’arbre, c’est-à-dire à une extrémité de l’arbre rotor. De manière générale, l’encodeur magnétique est situé à une extrémité de l’arbre rotor proche de l’unité de commande électronique de la machine électrique.
[0009] Cependant, une partie du champ magnétique de la bobine du rotor n’est pas canalisé par le circuit magnétique du rotor mais est guidée axialement par l’arbre rotor et perturbe le champ magnétique de l’encodeur magnétique porté par l’arbre rotor.
[0010] Plus le courant est important dans la bobine du rotor, plus le champ
magnétique parasite provenant du rotor perturbe l’encodeur magnétique. Un tel champ magnétique traversant l’encodeur diminue son efficacité. En effet, dans un tel cas, le capteur de détection détecte à la fois un champ magnétique produit par l’encodeur magnétique et celui produit par la bobine du rotor. Le champ magnétique de la bobine du rotor peut se combiner au champ magnétique de l’encodeur et modifier ses caractéristiques telles que le niveau d’induction et/ou l’orientation spatiale des vecteurs de champ magnétique. La précision des paramètres de rotation du rotor est alors affectée par l’utilisation d’une mesure d’un champ magnétique global et non du champ magnétique produit par l’encodeur uniquement. [0011 ] Une solution consiste à éloigner l’encodeur magnétique de l’extrémité de l’arbre rotor en matériau magnétique pour que le champ magnétique de la bobine du rotor perturbe moins l’encodeur magnétique. Par exemple, il est connu du document DE 102013217428 d’utiliser un plot en matériau amagnétique pour fixer l’encodeur en l’occurrence un aimant en forme de couronne ou d’anneau à l’extrémité de l’arbre rotor en ayant un espace entre l’arbre rotor et l’encodeur. Le plot amagnétique traverse donc le centre de l’encodeur et le capteur magnétique est situé en face du plot amagnétique.
[0012] Il est connu, selon un deuxième mode de réalisation de ce document d’ajouter un disque circulaire magnétique autour du plot amagnétique en contact avec l’aimant et l’arbre rotor pour guider le champ magnétique hors du plot
amagnétique.
[0013] Cependant un tel disque magnétique guide directement le champ magnétique du rotor dans l’encodeur en forme de couronne et donc modifie son champ magnétique. De plus, en fonction de la magnétisation de l’aimant, le disque magnétique capte une partie plus ou moins importante de son flux utile, ce qui peut faire baisser le niveau d’induction de lecture au niveau du capteur.
[0014] En outre un tel plot amagnétique est plus coûteux et difficile à mettre en
place avec l’aimant et l’extrémité de bout d’arbre. En effet, le fait d’ajouter un plot amagnétique fixé dans un trou de l’arbre rotor implique d’une part une dureté du plot amagnétique suffisamment importante pour ne pas se déformer par la force centrifuge et d’autre part d’avoir un procédé de montage sophistiqué pour empêcher un risque de décentrage de l’aimant lors du montage à force de la tige dans le trou de l’arbre rotor.
[0015] RÉSUMÉ DE L’INVENTION
[0016] On constate qu’il existe un besoin de concevoir un rotor de façon simple et économique comprenant un encodeur magnétique tout en optimisant
l’encombrement axial et la diminution de la perturbation du capteur par le champ magnétique provenant de la bobine du rotor.
[0017] Selon l’invention, on tend à satisfaire ce besoin en prévoyant un encodeur assemblé en bout d’arbre de manière simple et économique. [0018] L’invention concerne donc un rotor de machine électrique tournante comprenant : un arbre rotor comprenant un axe de rotation et une portion de fixation présentant une surface d’extrémité radiale et une surface périphérique de fixation s’étendant de la surface d’extrémité radiale, un dispositif encodeur magnétique d’un détecteur magnétique de paramètres de rotation du rotor, le dispositif encodeur magnétique étant fixé à la portion de fixation et comprenant un support comprenant une paroi de séparation en matériau amagnétique, et un encodeur magnétique fixé au support, la paroi de séparation du support séparant l’encodeur magnétique de l’arbre rotor. Selon l’invention, la paroi de séparation du support présente une surface radiale externe et un creux, le creux ayant un fond et une surface périphérique interne entourant la surface périphérique de fixation de l’arbre rotor.
[0019] Par matériau amagnétique, on entend que la matière est de type
paramagnétique, ou diamagnétique notamment avec une perméabilité relative Dr sensiblement égale à 1.
[0020] Par séparer l’encodeur de l’arbre rotor, on entend que le support permet
d’empêcher un contact direct entre l’encodeur et une pièce magnétique en contact direct avec l’arbre rotor ou un contact direct entre l’encodeur et l’arbre rotor.
[0021 ] Le fait d’avoir un support amagnétique séparant magnétiquement l’encodeur de l’arbre rotor permet donc d’avoir un moyen de fixation de l’encodeur simple tout en évitant d’avoir une pièce magnétique pouvant guider le champ
magnétique de l’arbre rotor directement dans l’encodeur ou diminuant un risque que des particules en matière magnétique forment un chemin magnétique entre l’encodeur et l’arbre rotor. De plus, une telle portion de fixation à l’avantage d’être un moyen de fixation simple du dispositif encodeur magnétique à l’arbre rotor.
[0022] En outre, le fait de monter le support autour de l’arbre rotor pour former une portion de fixation du dispositif encodeur magnétique, permet au support du dispositif encodeur magnétique d’avoir un plus gros volume que dans le cas d’une tige et donc une meilleure résistance à une déformation par la force centrifuge en cas de déséquilibrage. En effet, l’arbre rotor a une matière métallique du type acier ayant une dureté suffisante pour permettre de réaliser la portion de fixation avec très peu de risque que celle-ci se déforme par force centrifuge où lors du montage du dispositif encodeur magnétique. Enfin, le fait que le support en matériau amagnétique comprenne un creux qui entoure la portion de fixation permet d’augmenter la rigidité du dispositif encodeur magnétique et donc de mieux résister à la déformation par force centrifuge.
[0023] Ainsi, le rotor de l’invention permet d’améliorer, de façon simple et
économique, l’efficacité de l’encodeur.
[0024] Le rotor selon l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
[0025] Selon une réalisation, l’arbre rotor comprend un épaulement présentant une surface radiale, la surface périphérique de fixation s’étendant de la surface radiale de l’épaulement à la surface d’extrémité radiale.
[0026] On entend par épaulement, le fait que le diamètre de la surface périphérique de fixation est plus petit que le diamètre externe de l’arbre avant l’épaulement. L’épaulement permet de diminuer l’encombrement radial du rotor.
[0027] Selon une réalisation, le dispositif encodeur magnétique comporte, en outre, un bouclier de champ magnétique formé d’un matériau magnétique et étant disposé entre une portion du support et l’arbre rotor.
[0028] Le bouclier permet de dévier vers l’extérieur, des lignes de champ
magnétique axial dans l’arbre rotor provenant de la bobine du rotor, pour éviter que ces champs ne traversent l’encodeur. Par dévier vers l’extérieur, on entend dévier au moins une partie du champ magnétique en l’éloignant de l’axe de rotation.
[0029] Selon une réalisation, le bouclier comprend une paroi radiale située entre la paroi de séparation du support et la surface radiale de l’épaulement, et une ouverture présentant une surface périphérique interne en contact avec la surface périphérique de fixation de l’arbre rotor.
[0030] Ainsi le support amagnétique avec le bouclier permet de dévier, radialement vers l’extérieur, le champ magnétique axial traversant l’arbre rotor, pour éviter que ce dernier ne perturbe le champ magnétique du détecteur magnétique. En effet, le fait que le bouclier soit en contact avec la portion de fixation de l’arbre permet de dévier des lignes de champs magnétique traversant cette portion vers l’extérieur.
[0031 ] Selon une réalisation, un rayon externe maximum encodeur de l’encodeur magnétique est inférieur à un rayon externe maximum bouclier du bouclier.
[0032] Le rayon maximum bouclier supérieur au rayon maximum encodeur fait que le bouclier s’étend au-delà radialement de l’encodeur. Cela permet de diminuer ou de supprimer que le champ magnétique axial provenant de la bobine du rotor traverse l’encodeur et ainsi d’améliorer l’efficacité de l’encodeur.
[0033] Selon un mode de réalisation, le dispositif encodeur magnétique est
emmanché à force sur la portion de fixation.
[0034] Cela permet d’améliorer la fixation par rapport à un cas de vissage. En effet dans le cas d’une vis, l’ouverture ou le creux comprend un taraudage
correspondant à un filetage de la vis. Il y a un risque de dévissage causé par exemple par l’acyclisme ou, lorsque l’arbre rotor tourne dans le sens de vissage, par un cas de rotation inverse en phase d’arrêt du vilebrequin du moteur thermique. Même si la vis est revissée lorsque le vilebrequin tourne dans le sens de rotation de marche, les allers-retours de vissage-dévissage appliquent une variation de couple qui, potentiellement, finit par dévisser le système
[0035] Selon un mode de réalisation, le dispositif encodeur magnétique comprend un taraudage et la portion de fixation est vissée dans le taraudage du dispositif encodeur magnétique. Le taraudage peut être dans le creux du support ou l’ouverture du bouclier. Cela permet de réaliser facilement le montage et de pouvoir démonter en cas de défaut du dispositif encodeur magnétique.
[0036] Selon un mode de réalisation, le bouclier comprend une enceinte
périphérique s’étendant axialement de la paroi radiale, l’enceinte périphérique étant disposée entre la surface périphérique du creux de la paroi de séparation et la surface périphérique de fixation.
[0037] Cela permet d’avoir une longue surface de contact entre le bouclier et la
portion de fixation pour améliorer l’effet de déviation des lignes de champs magnétique provenant de la bobine du rotor traversant la portion de fixation tout en utilisant cette portion pour la fixation du support du dispositif encodeur magnétique.
[0038] Selon un exemple, la surface périphérique interne du creux et l’enceinte
périphérique de l’ouverture peuvent être par exemple tubulaires et la portion de fixation peut présenter une forme cylindrique.
[0039] Selon un mode de réalisation qui est une variante du mode de réalisation précédent, la surface périphérique interne du creux de la paroi de séparation est en contact avec la surface périphérique de fixation. Cela permet d’avoir une forme plus simple du bouclier.
[0040] Selon un mode de réalisation, le bouclier magnétique est en acier
ferromagnétique.
[0041 ] Selon un mode de réalisation, la matière amagnétique du support est
diamagnétique telle que du plastique ou paramagnétique telle que de
l’aluminium.
[0042] Selon un mode de réalisation, le bouclier comprend un fond de protection, ledit fond étant situé entre le fond du creux et la surface d’extrémité radiale de l’arbre. Cela permet de dévier des lignes de champ magnétique qui n’a pas été dévié par l’enceinte ou la surface périphérique interne en contact avec la surface périphérique de fixation et qui sort de la surface d’extrémité radiale de l’arbre vers l’extérieur.
[0043] Selon un exemple de ce mode de réalisation, le fond de protection de
l’ouverture du bouclier est pris en sandwich entre le fond du creux et la surface d’extrémité radiale de l’arbre. Cela permet d’assurer un contact direct entre le fond de l’ouverture du bouclier et la portion radiale.
[0044] Selon un mode de réalisation, le fond du creux de la paroi de séparation est en vis-à-vis de la surface d’extrémité radiale de la portion de fixation. Cela permet d’avoir une forme plus simple du bouclier.
[0045] Selon un exemple, le fond du creux de la paroi de séparation est en butée contre la surface d’extrémité radiale de la portion de fixation. [0046] Selon un mode de réalisation, le bouclier est pris en sandwich entre la surface radiale externe du support amagnétique et la surface radiale de l’épaulement. Cela permet d’avoir un contact avec la surface radiale de l’épaulement pour guider les lignes de champs magnétique.
[0047] Selon un exemple de ce mode de réalisation, le rotor comprend un jeu entre la surface d’extrémité radiale de l’épaulement et le fond du creux. Ainsi, on augmente la distance entre l’encodeur magnétique et la surface radiale d’épaulement permettant de diminuer les lignes de champs passant dans l’encodeur.
[0048] Selon un mode de réalisation, le support comprend une paroi de maintien s’étendant à partir de la paroi de séparation et entourant l’encodeur, la paroi de séparation et la paroi de maintien formant un logement dans lequel est situé l’encodeur. La paroi de maintien permet de retenir l’aimant contre la force centrifuge.
[0049] Selon un exemple de ce mode de réalisation, l’encodeur est collé ou
surmoulé dans le logement contre le support. Cela permet de simplifier la fixation de l’encodeur sans risque de l’endommager.
[0050] Selon un exemple de ce mode de réalisation, le bouclier comprend une paroi de protection s’étendant autour de la paroi de maintien. Cela permet de protéger l’encodeur en guidant axialement les lignes de champs en dehors du logement.
[0051 ] Selon une mise en œuvre de cet exemple, la paroi de protection et la paroi radiale bouclier sont formées par deux pièces séparées. Cela permet de réaliser simplement le bouclier.
[0052] Selon une variante de cette mise en œuvre de cet exemple, le bouclier est monobloc. Cela permet de simplifier le montage.
[0053] Selon un mode de réalisation, le rayon maximum du bouclier est supérieur à un rayon maximum extérieur de la surface radiale de l’épaulement. Cela permet d’avoir un bouclier magnétique plus grand radialement que l’extrémité de l’arbre rotor pour permettre de dévier radialement des lignes du champ magnétique du rotor. Ainsi le bouclier réalise un effet parapluie permettant d’améliorer la protection de l’encodeur du champ magnétique traversant axialement l’arbre rotor.
[0054] Selon un mode de réalisation, le rotor comprend un collecteur comprenant un corps de fixation en matériau isolant électrique fixé sur l’arbre rotor.
[0055] Selon un exemple de ce mode de réalisation, le bouclier comprend en outre une surface en contact avec le corps de fixation du collecteur. Cela permet d’utiliser le collecteur pour protéger le bouclier contre des agents pathogènes, par exemple contre de l’eau comprenant de l’iode pouvant entraîner une corrosion du bouclier.
[0056] Selon un mode de réalisation, la portion de fixation de l’arbre comprend un trou axial débouchant sur la surface d’extrémité radiale. Le trou permet de guider les lignes du champ magnétique dans l’axe vers l’extérieur de la surface radiale d’extrémité et vers la surface périphérique de fixation.
[0057] Par exemple, le trou comprend une surface s’évasant de la surface interne périphérique vers la surface d’extrémité radiale. Cette forme évasée permet d’améliorer le guidage du champ magnétique vers la partie de la surface d’extrémité radiale le plus éloignée de l’axe de rotation.
[0058] Selon un mode de réalisation, le bouclier est surmoulé avec le support.
[0059] Selon un mode de réalisation, l’encodeur est un aimant comprenant une face libre ayant une polarisation sud et une polarisation nord, la face libre étant l’extrémité libre du dispositif d’encodage.
[0060] Selon une variante de ce mode de réalisation, l’encodeur comprend une
pluralité d’aimants répartis angulairement par rapport à l’axe de rotation.
[0061 ] Selon une autre variante, l’encodeur est une piste en matériau magnétique permettant de guider un champ magnétique provenant du détecteur magnétique vers le capteur.
[0062] Selon une autre variante, l’encodeur est un électroaimant.
[0063] L’invention vise également une machine électrique comprenant un rotor selon l’invention ou comprenant une ou des caractéristiques combinées des différents modes de réalisation décrits, un support machine supportant le rotor, un détecteur magnétique de paramètres de rotation du rotor comprenant le dispositif encodeur et en outre au moins un capteur de champ magnétique en vis-à-vis de l’encodeur pour capter le champ magnétique de l’encodeur.
[0064] Selon une réalisation, le capteur de champ magnétique est fixé au support machine.
[0065] Selon un exemple, le capteur de champ magnétique est un capteur à effet hall ou un capteur magnéto résistif.
[0066] Selon un exemple, le détecteur magnétique de paramètres de rotation du rotor comprend trois capteurs de champ magnétique.
[0067] Selon un mode de réalisation, la machine comprend un mode alternateur pour véhicule automobile comprenant une machine électrique telle que décrite précédemment.
[0068] Dans un mode de réalisation, le bouclier de champ magnétique est formé d’un seul tenant avec l’arbre.
[0069] L’invention vise également un alternateur-démarreur pour véhicule automobile comprenant une machine électrique telle que décrite précédemment comprenant en outre un mode moteur pour démarrer le moteur thermique ou soulager le couple du moteur thermique. L’invention vise également une machine réversible ou un moteur électrique pour véhicule automobile comprenant une machine électrique telle que décrite précédemment capable en plus de fournir du couple au moteur thermique.
[0070] BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0071 ] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées.
[0072] La [Figure 1 a] représente un schéma de principe d’une coupe axiale, d’une moitié de machine électrique comprenant un rotor selon un premier exemple d’un premier mode de réalisation.
[0073] La [Figure 1 b] représente une partie d’une portion arrière d’un arbre rotor du rotor selon le premier exemple du premier mode de réalisation. [0074] La [Figure 1 c] représente un schéma de principe d’une coupe axiale d’une partie d’une portion arrière d’un rotor de la figure 1 a.
[0075] La [Figure 2] représente un schéma de principe d’une coupe axiale d’une partie de la portion arrière d’un rotor selon un deuxième exemple du premier mode de réalisation.
[0076] Les [Figure 3a] et [Figure 3b] représentent chacune une vue de face d’un bouclier d’un rotor selon différents exemples du premier mode de réalisation.
[0077] La [Figure 4] représente un schéma de principe d’une coupe axiale d’une partie de la portion arrière d’un rotor selon un premier exemple d’un deuxième mode de réalisation.
[0078] La [Figure 5] représente un schéma de principe d’une coupe axiale d’une partie de la portion arrière d’un rotor selon un deuxième exemple d’un deuxième mode de réalisation.
[0079] La [Figure 6] représente un schéma de principe d’une coupe axiale d’une partie de la portion arrière d’un rotor selon un premier exemple d’un troisième mode de réalisation.
[0080] La [Figure 7] représente un schéma de principe d’une coupe axiale d’une partie de la portion arrière d’un rotor selon un premier exemple d’un quatrième mode de réalisation.
[0081 ] La [Figure 8] représente un schéma de principe d’une coupe axiale d’une partie de la portion arrière d’un rotor selon un cinquième mode de réalisation.
[0082] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
[0083] DESCRIPTION DÉTAILLÉE D’AU MOINS UN MODE DE RÉALISATION
[0084] La [Figure 1 a] représente un schéma de principe d’une coupe axiale d’une moitié d’une machine électrique M comprenant un rotor A selon un premier exemple d’un premier mode de réalisation.
[0085] La machine électrique M, en particulier une machine électrique tournante, peut être un alternateur ou un alternateur-démarreur ou une machine réversible ou un moteur électrique pour un véhicule automobile. [0086] La machine électrique M comprend un support machine S supportant un stator comprenant un paquet de tôle T et un bobinage B bobiné dans le paquet de tôle T. La machine électrique M comprend en outre un palier avant Pa et un palier arrière Pr, en l’occurrence des roulements à billes, chacun emmanché dans le support machine S.
[0087] Le rotor A comprend un arbre rotor 1 comprenant un axe de rotation X.
L’arbre rotor 1 comprend une périphérie externe, en l’occurrence en forme de cylindre. L’arbre rotor 1 comprend deux portions de support comprenant une partie de la périphérie externe. Chaque portion de support est située dans le palier avant Pa et le palier arrière Pr pour rendre le rotor A libre en rotation par rapport au support machine S. Autrement dit, le palier avant Pa et le palier arrière Pr permettent au support machine S de supporter le rotor A. En l’occurrence, ces deux portions de support sont montées chacune dans une bague interne du palier correspondant.
[0088] L’arbre rotor 1 comprend en outre une surface d’extrémité radiale avant 11’ et une surface d’extrémité radiale arrière 11 , une portion centrale entre la portion de support du palier avant Pa et la portion de support du palier arrière Pr, une portion avant entre sa face d’extrémité radiale avant et le palier avant et une portion arrière entre sa surface d’extrémité arrière 11 et le palier arrière Pr. La surface d’extrémité radiale est une surface s’étendant dans une direction radiale et étant située à une extrémité axiale de l’arbre rotor.
[0089] Le rotor A est en l’occurrence un rotor à griffes, mais pourrait être un autre type de rotor. Le rotor A comprend donc deux corps à griffes AG en matériau magnétique, en l’occurrence en alliage ferromagnétique, montés serrés sur la périphérie externe de la portion centrale de l’arbre rotor 1. Le rotor A comprend en outre une bobine AB enroulée entre les deux corps à griffes AG.
[0090] Le rotor A comprend un collecteur 2 entourant une partie de la portion arrière de l’arbre rotor 1. En particulier, le collecteur 2 comprend un corps de fixation 20, en matériau isolant. Le corps de fixation 20 est fixé sur la périphérie externe de l’arbre rotor 1 , en l’occurrence la périphérie externe de la portion arrière de l’arbre rotor 1. Le collecteur 2 comprend en outre des pistes électriques, en l’occurrence dans cet exemple deux bagues en cuivre, montées sur le corps de fixation 20. Ces pistes sont reliées électriquement à la bobine AB pour l’alimenter.
[0091 ] La machine électrique comprend en outre un porte balai S2 comprenant des balais, en l’occurrence deux balais, chaque balai étant en contact avec une des pistes pour alimenter la bobine AB.
[0092] La [Figure 1 b] représente une partie de la portion arrière de l’arbre rotor 1 du rotor A avec une portion du corps de fixation 20 du collecteur 2. L’arbre rotor 1 comprend en outre sur sa portion arrière, un épaulement 12 comprenant une surface radiale 120. La portion arrière comprend une portion de fixation 13 s’étendant de l’épaulement jusqu’à la surface d’extrémité radiale 11. La portion de fixation 13 comprend une surface périphérique de fixation 130 s’étendant de la surface radiale 120 de l’épaulement à la surface d’extrémité radiale 11.
[0093] La machine électrique M comprend en outre un détecteur magnétique de
paramètres de rotation du rotor D, entouré sur la [Figure 1 a] par un rectangle en pointillé, comprenant un dispositif encodeur magnétique 3 monté sur l’arbre rotor 1 et un capteur magnétique de position 5 monté sur le support machine S. La machine électrique M comprend en outre une unité de commande électronique U fixée au support machine S. L’unité de commande électronique U est reliée au capteur magnétique de position 5 pour recevoir des signaux en fonction de la rotation du dispositif encodeur magnétique 3. L’unité de commande électronique U comprend donc un moyen de calcul de paramètres de rotation permettant ainsi de calculer des paramètres de rotation, tel que la position, la vitesse et le sens de rotation du rotor A par rapport au support machine S.
[0094] Le rotor A comprend donc dans une partie de sa portion arrière, le dispositif encodeur magnétique 3 fixé à la portion de fixation 13 de la portion arrière de l’arbre rotor 1.
[0095] La [Figure 1 c] représente la partie de la portion arrière du rotor comprenant le dispositif encodeur magnétique 3. Le dispositif encodeur 3 comprend un support 32 comprenant une paroi de séparation 321 , en matériau amagnétique, par exemple en plastique. Dans ce mode de réalisation, le support 32 est monobloc et est en plastique. La paroi de séparation 321 comprend une surface radiale externe 3210 et un creux, le creux ayant une surface périphérique interne 3213 entourant la surface périphérique de fixation 130 et un fond 3211.
[0096] Le dispositif encodeur magnétique 3 comprend en outre un bouclier 31 de champ magnétique, en matériau magnétique, par exemple en acier
ferromagnétique. Le bouclier 31 comprend une paroi radiale 310 située entre la paroi de séparation 321 du support et la surface radiale 120 de l’épaulement 12. Le bouclier 31 comprend une ouverture comprenant une surface périphérique interne 313 en contact avec la surface périphérique de fixation 130 de l’arbre rotor 1.
[0097] La [Figure 1 ] représente, en outre selon un schéma de principe, des lignes de champ magnétique H1 , H2, H3 provenant de la bobine AB passant par l’arbre rotor 1 et le support machine S. Pour plus de clarté, seulement certaines de ces lignes de champ ont été représentées mais l’homme du métier comprendra que la bobine produit une infinité de ligne de champ passant par l’arbre rotor. De même, la bobine AB produit d’autres types de lignes de champ magnétique par exemple entre les corps de griffes AG et le paquet de tôles T du stator qui ne sont pas représentées.
[0098] Certaines des lignes de champ magnétique sont guidées axialement par
l’arbre rotor 1 en matériau magnétique et sortent de part et d’autre de l’arbre rotor 1 par le biais de ces deux faces d’extrémités radiales 11 et 11’.
[0099] On peut voir que, du côté du bouclier 31 , les lignes de champ magnétique sont plus proches les unes des autres que celles du côté de la face d’extrémité radiale 11’.
[0100] Le bouclier 31 permet donc de guider les lignes de champ magnétique sortant de la face d’extrémité radiale arrière 11 vers l’extérieur, c’est-à-dire radialement vers le support machine S. Ainsi, le bouclier 31 permet de limiter le champ magnétique de traverser l’encodeur 33. Le capteur de champ magnétique 5 peut donc mesurer un champ magnétique produit par l’encodeur 33 plus précisément. Ainsi on améliore la fiabilité de l’encodeur 33. [0101 ] La [Figure 3a] représente le bouclier 31 vue de face. Dans cet exemple, le bouclier 31 est monté serré sur la portion de fixation 13, par exemple par emmanchement.
[0102] Selon un autre exemple du bouclier 31 , représenté sur la [Figure 3b], un
bouclier 31’ solidaire de la portion de fixation 13 est représenté vu de face avant déformation plastique de la matière magnétique du bouclier 31’. En l’occurrence, le bouclier 31’ est fixé à l’arbre rotor 1 en étant monté serré sur la portion de fixation 13 par déformation de matière au niveau de son ouverture. Le bouclier 31 comprend, dans l’ouverture, des dents en forme de triangle. Le sommet de chaque dent a un rayon plus petit que le rayon de la portion de fixation 13 et le fond, entre deux dents, a un diamètre plus grand que celui de la portion de fixation 13. Ainsi lors de l’insertion de la portion de fixation 13 dans l’ouverture du bouclier 31 , les dents se déforment plastiquement permettant un montage serré et donc notamment un bon contact entre le bouclier 31’ et la portion de fixation 13.
[0103] Le dispositif encodeur magnétique 3 comprend en outre un encodeur
magnétique, appelé dans la suite encodeur 33, fixé au support 32. La paroi de séparation 321 est située entre l’encodeur 33 et l’arbre rotor 1. Le support 32 peut comprendre une paroi de maintien 322 entourant l’encodeur 33. La paroi de séparation 321 et la paroi de maintien 322 forment un logement dans lequel est situé l’encodeur.
[0104] L’encodeur 33 est, en l’occurrence, un aimant dont seule la partie nord est représentée sur la [Figure 1 a] puisqu’elle ne représente que la moitié du rotor A. L’encodeur 33 comprend donc une face radiale comprenant le pôle nord et le pôle sud visible sur la [Figure 1 c]. Dans cet exemple, seul le pôle nord est en vis- à-vis du capteur magnétique 5, mais si le rotor A tourne d’un demi-tour, le pôle sud serait en face du capteur magnétique 5. La machine électrique M peut comporter plusieurs capteurs magnétiques 5 en vis-à-vis de la face radiale de l’encodeur 33 pour avoir une meilleure précision de la position angulaire du rotor A.
[0105] L’encodeur 33 pourrait aussi être une piste comprenant plusieurs aimants répartis angulairement ou comprendre des bobines et un noyau en matériau ferromagnétique. L’encodeur 33 est donc la partie active magnétique du dispositif d’encodeur 3.
[0106] L’encodeur 33 a un rayon maximum, appelé rayon maximum encodeur R33, par rapport à l’axe de rotation X. Le rayon maximum encodeur R33 est donc le plus grand rayon de l’encodeur 33.
[0107] Le bouclier 31 comprend un rayon maximum, appelé dans la suite rayon
maximum bouclier R31 plus grand que le rayon maximum encodeur R33. En l’occurrence, dans cet exemple de ce mode de réalisation, le rayon maximum bouclier R31 est également plus grand que le rayon de la partie arrière de l’arbre 1 .
[0108] Dans ce mode de réalisation, l’ouverture du bouclier 31 est débouchante et le fond 321 1 du creux est en vis-à-vis de la surface d’extrémité radiale 11 de la portion de fixation 13. Autrement dit, dans ce mode de réalisation, la portion de fixation 13 traverse l’ouverture du bouclier 31 et le creux du support 32. Plus précisément, dans cet exemple de ce mode de réalisation, d’une part le rotor comprend un jeu entre la surface d’extrémité radiale 11 de la portion de fixation 13 et le fond 3211 et d’autre part la paroi radiale 310 est prise en sandwich entre la surface radiale 120 de l’épaulement 12 et la surface radiale externe 3210 du support 32. Cela permet de pouvoir réaliser le montage du dispositif encodeur magnétique 3 sur l’arbre rotor 1 en une seule étape tout en éloignant l’encodeur 33 de l’arbre rotor grâce au jeu.
[0109] Selon un autre exemple de ce mode de réalisation, dont uniquement la partie de la portion arrière du rotor est représentée sur la [Figure 2], le rotor est identique au premier exemple sauf en ce que le fond 3211 du creux du support 32 est en contact avec la surface d’extrémité radiale 11 de l’arbre 1. En outre, dans cette mise en œuvre, le dispositif encodeur magnétique 3 est différent du précédent exemple en ce qu’un jeu est formé entre le bouclier 31 et la paroi de séparation 321 du support 32. Cela permet d’avoir un contact entre la surface radiale de l’épaulement et le bouclier. [01 10] Dans une mise en œuvre de cet exemple, le support 32 est en acier amagnétique par exemple en aluminium et est issu d’une plaque pliée et trouée pour former le creux.
[01 11 ] Selon une autre mise en œuvre de cet exemple non représenté, la surface radiale externe 3210 de la paroi de séparation 321 est en contact avec la paroi radiale 310 du bouclier et un jeu est formé entre la surface radiale 120 de l’épaulement 12 et la paroi radiale 310 du bouclier 31. Cela permet de pouvoir réaliser le montage du dispositif encodeur magnétique 3 sur l’arbre rotor 1 en une seule étape.
[01 12] Dans ces deux exemples, le bouclier 31 a une forme de rondelle, en
l’occurrence en forme de rondelle plate. Par rondelle de forme plate, on entend une rondelle comprenant une ouverture débouchante axialement et formée de la paroi radiale 310 entre son rayon interne correspondant à l’ouverture et son rayon externe. Le rayon maximum bouclier R31 correspond donc ici au rayon externe.
[01 13] Un deuxième mode de réalisation va maintenant être décrit. Il est identique au deuxième exemple du premier mode de réalisation sauf en ce qui concerne les éléments suivants. Notamment dans ce deuxième mode de réalisation, le bouclier 31 B comprend une paroi de protection 312 entourant la paroi de maintien 322.
[01 14] Un premier exemple de la portion arrière de l’arbre rotor du rotor de ce
deuxième mode réalisation est représenté sur la [Figure 4] En l’occurrence, la paroi de maintien 322 et la paroi de protection 312 sont tubulaires. Le bouclier 31 B est formé en deux parties, d’une part la paroi radiale 310 en forme de rondelle identique à celle du premier mode de réalisation et d’autre part la paroi de protection 312. En l’occurrence, dans cet exemple, la paroi radiale 310 et la paroi de protection 312 sont deux pièces séparées et le rotor comprend un jeu entre ces deux parois. La paroi radiale 310 dans cet exemple est en contact avec la surface radiale 120 de l’épaulement 12 de l’arbre rotor 1. Selon une autre mise en œuvre de cet exemple non représenté, la paroi radiale 310 est en contact avec la paroi de protection 312 ou en contact avec la paroi de séparation 321. [01 15] La paroi de protection 312 peut être montée à force sur le support 32, en particulier sur la paroi de maintien 322 ou surmoulée par le support 32 dans le cas où le support est en plastique. Dans cet exemple, la paroi de protection 312 entoure en outre la paroi de séparation 321 mais pourrait entourer uniquement la paroi de maintien 322. En l’occurrence la paroi de protection 312 s’étend au-delà de la paroi de séparation 321.
[01 16] Un deuxième exemple de ce deuxième mode réalisation est représenté sur la [Figure 5] Dans ce deuxième exemple, le bouclier 31 B’ est monobloc, donc les deux parois sont issues de matière. Dans cet exemple, le bouclier 31 B’ a donc une paroi radiale 310 et une paroi de protection 312 qui s’étend de la paroi radiale 310, en l’occurrence de l’extrémité externe de la paroi radiale 310. Dans cette mise en œuvre, il y a un jeu entre le fond 321 1 du creux de la paroi de séparation 321 et la surface d’extrémité radiale 11 de l’arbre rotor. En
l’occurrence, la paroi latérale 310 du bouclier 31 B’ est en contact avec la surface radiale 120 de l’épaulement.
[01 17] Selon une autre mise en œuvre non représentée, il y a un jeu entre la paroi latérale 310 du bouclier 31 B’ et la surface radiale 120 de l’épaulement et le fond 3211 du creux peut être en contact avec la surface d’extrémité radiale 11.
[01 18] Un troisième mode de réalisation du rotor va maintenant être décrit, qui est identique au premier mode de réalisation sauf en ce qui concerne le bouclier 31 C. Notamment dans ce troisième mode de réalisation, le bouclier 31 C comprend en outre une enceinte périphérique 311 s’étendant de la paroi radiale 310. L’enceinte périphérique 311 permet la fixation du bouclier 31 autour de la portion de fixation 13.
[01 19] Un exemple de la portion arrière de l’arbre rotor du rotor de ce troisième
mode de réalisation est représenté sur la [Figure 6] Dans cet exemple, l’enceinte périphérique 31 1 et la paroi radiale 310 sont monoblocs. La surface périphérique 313 de l’ouverture du bouclier 31 s’étend donc dans la paroi radiale 310 et dans l’enceinte périphérique 311. En l’occurrence, selon une mise en œuvre de cet exemple, le bouclier 31 C est issu d’une plaque en ferromagnétique trouée et pliée pour former l’ouverture et l’enceinte périphérique 311. L’enceinte
périphérique 31 1 est prise en sandwich entre la surface périphérique interne 3213 du creux de la paroi de séparation 321 et la surface périphérique de fixation 130 de la portion de fixation 13. En l’occurrence la surface périphérique de fixation 130, la surface périphérique interne 3213 du creux de la paroi de séparation 321 et l’enceinte périphérique 31 1 sont cylindriques.
[0120] Dans ce mode de réalisation, la surface périphérique du creux du support 32 n’est plus en contact avec l’arbre 1 . Dans cette mise en œuvre de ce troisième mode de réalisation, le fond 321 1 du creux est en contact avec la surface d’extrémité radiale 1 1 et il y a un jeu entre le bouclier 31 C et la surface radiale 120 de l’épaulement 12. Selon une autre mise en œuvre le jeu est entre le fond 321 1 du creux et la surface d’extrémité radiale 1 1 .
[0121 ] Selon une mise en œuvre de cet exemple, le bouclier 31 C peut être surmoulé par le support 32.
[0122] Un quatrième mode de réalisation du rotor va maintenant être décrit. Il est identique au troisième mode de réalisation sauf en ce qui concerne le bouclier 31 D. Notamment dans ce quatrième mode de réalisation, le bouclier 31 D a une paroi de protection 312 comme dans le deuxième exemple du deuxième mode de réalisation.
[0123] Un exemple de la partie de la portion arrière du rotor de ce quatrième mode de réalisation est représenté sur la [Figure 7] Le bouclier 31 D comprend donc une enceinte périphérique 31 1 fixée autour de la portion de fixation 13 comme dans le troisième mode de réalisation. Dans cette mise en œuvre, le fond 321 1 du creux est en contact avec la surface d’extrémité radiale 1 1 mais selon une autre mise en œuvre, il pourrait y avoir un jeu entre la surface d’extrémité radiale 1 1 et le fond 321 1 du creux.
[0124] Selon une mise en œuvre de cet exemple, le bouclier est issu d’une plaque métallique magnétique tel qu’un acier comprenant du fer et est trouée et pliée pour former la paroi de protection 312, la paroi latérale 310 et l’enceinte périphérique 31 1 .
[0125] Un cinquième mode de réalisation du rotor va maintenant être décrit. Il est identique au quatrième mode de réalisation sauf en ce qui concerne le bouclier 31 E. Notamment dans ce cinquième mode de réalisation, l’ouverture du bouclier 31 E comprend un fond de protection 31 11 contrairement aux modes de réalisation dans lequel l’ouverture est débouchante.
[0126] Un exemple de la partie de la portion arrière du rotor de ce cinquième mode de réalisation est représenté sur la [Figure 7] Le bouclier 31 E comprend donc dans cet exemple une paroi de protection 312 entourant la paroi de maintien 322 et la paroi de séparation 321 du support 32, une paroi radiale 310 entre la paroi de séparation et la surface radiale 120 de l’épaulement 12, une enceinte périphérique 31 1 fixée sur la surface périphérique de fixation 130 et un fond de protection 3111 s’étendant de l’enceinte périphérique 311. Selon d’autres exemples de ce mode de réalisation, le bouclier 31 E est identique à celui du troisième exemple sauf en ce qu’il comporte un fond de protection 3111 et est dépourvu de la portion de protection 312.
[0127] En outre selon une mise en œuvre de cet exemple de ce cinquième mode, la portion de fixation 13 comprend un trou 134 axial débouchant sur la surface d’extrémité radiale 11.
[0128] Le trou 134 comprend un fond en l’occurrence en forme de cône, une surface cylindrique s’étendant le long de l’axe X et une surface s’évasant de la surface cylindrique vers la surface d’extrémité radiale 11 , en l’occurrence une surface conique dont le plus grand rayon débouche sur la surface d’extrémité radiale 11. Dans cette mise en œuvre de cet exemple de ce mode de réalisation, le fond de protection 31 11 du bouclier 1 1 bouche donc le trou 134.
[0129] Le trou 134 permet de guider les ondes vers l’enceinte 311 du bouclier 31 E.
[0130] Selon un autre exemple de ce cinquième exemple, la portion de fixation 13 est dépourvue du trou 134.
[0131 ] Selon une mise en œuvre des exemples du premier ou du deuxième ou du troisième ou du quatrième mode de réalisation, la portion de fixation 13 comprend un trou 134 débouchant axialement sur la surface d’extrémité radiale 11. En l’occurrence le trou 134 peut comporter la surface s’évasant de l’axe vers la surface d’extrémité radiale 1 1.
[0132] Ainsi, dans tous ces différents modes de réalisation, le champ magnétique provenant de la bobine AB du rotor A passant dans la portion de fixation 13 de l’arbre rotor 1 , est guidé vers l’extérieur du rotor en passant par la paroi latérale 310 du bouclier 31.
[0133] L’assemblage de la portion de fixation 13 avec le support 32 peut se faire selon plusieurs alternatives, quel que soit le mode de réalisation décrit précédemment.
[0134] Dans un premier mode de réalisation, la surface périphérique interne 3213 du creux dans la paroi de séparation 321 présente des dents s’étendant axialement. Le support 32 est par exemple moulé en plastique. Ces dents permettent une fixation du support 32 sur la surface périphérique 130 lisse de la portion de fixation.
[0135] Les dents sont réparties de manière équidistantes sur la surface périphérique interne du creux 3213 afin d’assurer un centrage optimal entre le support 32 et l’arbre rotor 1.
[0136] Ces dents peuvent être évidées afin de maîtriser l’effort d’emmanchement et la déformation de la matière, ainsi que de garantir une épaisseur constante de moulage. Cette morphologie de dents permet leur déformation lors de
l’emmanchement, ce qui va créer un effet ressort qui va participer à améliorer l’effort de serrage.
[0137] Un insert amagnétique peut également être prévu au niveau de la surface périphérique interne 3213 du creux. Un tel insert métallique amagnétique est par exemple composé d’Aluminium ou d’acier inoxydable 304 ou 316L dans un support 32 en plastique. Une telle solution permet d’améliorer la tenue
d'emmanchement, de résoudre des problèmes de dilatation thermique et de tenue mécanique, et d’améliorer le centrage aimant/capteur.
[0138] L’assemblage de la portion de fixation 13 au support 32 peut être faite par frettage permettant d’assurer un niveau de serrage entre la portion de fixation 13 et le support 32 suffisant pour une tenue mécanique robuste face aux vibrations et à la rotation du dispositif. Une telle solution permet de réduire le coût de la pièce, et permet d’assurer un assemblage sans risque d’endommager le support 32 et de simplifier la structure de l’arbre 1. La surface périphérique de la portion de fixation 130 et la surface périphérique interne du creux 3213 sont lisses. L’élévation en température du support 32 permet d’augmenter temporairement le diamètre interne du creux, pour l’assemblage avec la portion de fixation 13. Puis le retour à la température ambiante du support 32 Dans un tel mode de réalisation, la température est maîtrisée pour ne pas engendrer une
démagnétisation de l’encodeur.
[0139] En variante, le support 32 est une pièce moulée en plastique qui intègre un système de fixation composé de deux clips cylindriques positionnés à 180° l’un par rapport à l’autre et s’encliquetant dans une gorge usinée à la surface périphérique de la portion de fixation 13 par exempte de moletage, Le support 32 intègre également un dispositif anti-rotation constitué de deux languettes, décalées angulairement de 90° par rapport au clips et s’insérant dans les rainures de la portion de fixation 13, et un mécanisme de centrage comprenant une bille de 4mm plaquée dans le logement tronconique formé en bout de la portion de fixation 13 par un ressort de compression cylindrique. Ce montage génère par la même occasion une précontrainte visant à exercer une traction des têtes de clips contre la surface périphérique interne du creux 3213.
[0140] En variante, la bille peut être remplacée par un pion de centrage, de forme globalement cylindrique avec une extrémité conique, qui vient se positionner dans le trou débouchant central du bout d’arbre, lors de l’assemblage de l’encodeur. Une rondelle élastique peut également se substituer au ressort de compression.
[0141 ] L’encodeur peut être maintenu dans le support 32 soit par collage soit en surmoulant une paroi de fermeture recouvrant sa face supérieure en regard avec le capteur à effet Hall.
[0142] On peut également envisager la fixation par goupillage. Un alésage
débouchant diamétralement est pratiqué dans l’arbre dans un axe
perpendiculaire à l’axe de l’arbre.
[0143] Après avoir positionné l’encodeur sur l’arbre, on emmanche une goupille dans l’alesage décrit ci-dessus pour assurer les arrêts en translation et en rotation. La goupille peut être une goupille cylindrique avec ou sans trou taraudé pour faciliter son extraction, une goupille cannelée. [0144] La goupille peut être remplacée par une clavette cylindrique ou une clavette transversale ronde (tangentielle). Le diamètre extérieur de la goupille est environ trois fois inférieur à celui de l’arbre d’entrainement.
[0145] Dans le cas d’un encodeur sous forme d’un aimant, des méplats sur l’aimant permettent d’assurer une meilleure tenue mécanique de l'aimant dans le plastique formant le support 32 et permettent un indexage pour l'étape de magnétisation, ce qui assure une meilleure précision de mesure.
[0146] La forme d’aimant ainsi obtenue permet de référencer la direction de facile aimantation de l’aimant afin d’assurer une magnétisation optimale de l’aimant.
[0147] Un mode de réalisation alternatif est de remplacer les méplats par des
rainures afin d’améliorer l’aspect anti rotation et de limiter la réduction du volume de l’aimant.
[0148] Naturellement, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits en référence aux dessins et des variantes pourraient être envisagées sans sortir du cadre de l’invention. Par exemple, l’arbre peut ne pas comporter d’épaulement et le bouclier et le support peuvent être montés directement sur le diamètre externe de l’arbre.

Claims

Revendications
[Revendication 1 ] Rotor (A) de machine électrique tournante (M)
comprenant :
a. un arbre rotor (1 ) comprenant un axe de rotation (X) et une portion de fixation (13) présentant une surface d’extrémité radiale (11 ) et une surface périphérique de fixation (130) s’étendant de la surface d’extrémité radiale (11 ),
b. un dispositif encodeur magnétique (3) d’un détecteur magnétique de paramètres de rotation du rotor, le dispositif encodeur magnétique (3) étant fixé à la portion de fixation (13) et comprenant :
i. un support (32) comprenant une paroi de séparation (321 ) en matériau amagnétique, et
ii. un encodeur magnétique (33) fixé au support (32), la paroi de séparation du support (32) séparant l’encodeur magnétique (33) de l’arbre rotor (1 ),
le rotor étant caractérisé en ce que la paroi de séparation (321 ) du support (32) présente une surface radiale externe (3210) et un creux, le creux ayant un fond (321 1 ) et une surface périphérique interne (3213) entourant la surface périphérique de fixation (130) de l’arbre rotor (1 ).
[Revendication 2] Rotor (A) selon la revendication précédente, dans lequel l’arbre rotor (1 ) comprend un épaulement (12) présentant une surface radiale (120), la surface périphérique de fixation (130) s’étendant de la surface radiale (120) de l’épaulement (12) à la surface d’extrémité radiale (11 ).
[Revendication 3] Rotor (A) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif encodeur magnétique (3) comporte, en outre, un bouclier (31 , 31’, 31 B, 31 B’, 31 C, 31 D,31 E) de champ magnétique formé d’un matériau magnétique et étant disposé entre une portion du support (32) et l’arbre rotor (1 ).
[Revendication 4] Rotor (A) selon les revendications précédentes, dans lequel le bouclier (31 , 31’, 31 B, 31 B’, 31 C, 31 D,31 E) comprend une paroi radiale (310) située entre la paroi de séparation (321 ) du support (32) et la surface radiale (120) de l’épaulement (12), et une ouverture présentant une surface périphérique interne (313) en contact avec la surface périphérique de fixation (130) de l’arbre rotor (1 ).
[Revendication 5] Rotor (A) selon la revendication précédente, dans lequel le bouclier (31 C, 31 D,31 E) comprend une enceinte périphérique (31 1 ) s’étendant axialement de la paroi radiale (310), l’enceinte périphérique étant disposée entre la surface périphérique interne (3213) du creux de la paroi de séparation (321 ) et la surface périphérique de fixation (130).
[Revendication 6] Rotor (A) selon l’une des revendications 3 à 5, dans lequel le bouclier (31 E) comprend un fond de protection (31 1 1 ), ledit fond (31 11 ) étant situé entre le fond (3211 ) du creux et la surface d’extrémité radiale (11 ) de l’arbre.
[Revendication 7] Rotor (A) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le support (32) comprend une paroi de maintien (322) s’étendant à partir de la paroi de séparation (321 ) et entourant l’encodeur (33), la paroi de séparation (321 ) et la paroi de maintien (322) formant un logement dans lequel est fixé l’encodeur (33).
[Revendication 8] Rotor (A) selon la revendication précédente, dans lequel le bouclier (31 B, 31 B’, 31 C, 31 D, 31 E) comprend une paroi de protection (312) s’étendant autour de la paroi de maintien (322).
[Revendication 9] Rotor (A) selon les revendications 3 à 8, dans lequel un rayon externe maximum encodeur (R33) de l’encodeur magnétique (33) est inférieur à un rayon externe maximum bouclier (R31 ) du bouclier (31 , 31’,
31 B, 31 B’, 31 C, 31 D,31 E).
[Revendication 10] Machine électrique comprenant un rotor (A) selon l'une quelconque des revendications précédentes, un support machine (S) supportant le rotor (A), un capteur magnétique (5) en vis-à-vis de l’encodeur (33) pour capter le champ magnétique de l’encodeur (33).
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