EP4186144A2 - Machine electrique tournante comprenant un rotor a paquets decales - Google Patents

Machine electrique tournante comprenant un rotor a paquets decales

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EP4186144A2
EP4186144A2 EP21755011.0A EP21755011A EP4186144A2 EP 4186144 A2 EP4186144 A2 EP 4186144A2 EP 21755011 A EP21755011 A EP 21755011A EP 4186144 A2 EP4186144 A2 EP 4186144A2
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EP
European Patent Office
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rotor
packets
notches
rotation
equal
Prior art date
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Pending
Application number
EP21755011.0A
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German (de)
English (en)
Inventor
Moustafa AL EIT
Mohand Ou Ramdane HAMITI
Jacques Saint Michel
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.)
Nidec PSA Emotors SAS
Original Assignee
Nidec PSA Emotors SAS
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Publication date
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

Machine électrique tournante comportant : - un stator comportant des dents, des encoches entre les dents, des conducteurs électriques logés dans les encoches, lesquels forment un bobinage fractionnaire ou entier, et - un rotor comportant une masse rotorique et des aimants permanents insérés dans celle-ci, la masse rotorique étant composée d'une pluralité de paquets disposés consécutivement le long d'un axe de rotation du rotor, qui sont décalés angulairement autour de l'axe de rotation du rotor d'un angle élémentaire δ, avec δ compris dans l'un des deux intervalles suivant : bobinage fractionnaire : (360/(pn(he+2k)) ≤ δ ≤ (360/(pn(he-2k)) ou bobinage entier : (360/(pn(he+[2k+1]))) ≤ δ ≤ (360/(pn(he-[2k+1])) avec p le nombre de paires de pôles du rotor, n le nombre de paquets consécutifs décalés dans un même sens autour de l'axe de rotation, he = Ns/p, avec Ns le nombre d'encoches, et k égal à 0, 1 ou 2.

Description

Description
Titre : Machine électrique tournante
La présente invention revendique la priorité de la demande française 2007737 déposée le 23 juillet 2020 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
La présente invention concerne les machines électriques tournantes, et plus particulièrement les rotors de telles machines. L’invention s’intéresse notamment à la fabrication de la masse rotorique du rotor, et en particulier à la configuration de celle-ci dans le cas où elle est réalisée en plusieurs paquets alignés suivant la direction axiale, par exemple au moins deux paquets. Chacun des paquets peut être décalé angulairement par rapport aux paquets adjacents (on parle de « step skew » en anglais).
Domaine technique
L’invention porte plus particulièrement sur les machines synchrones ou asynchrones, à courant alternatif. Elle concerne notamment les machines de traction ou de propulsion de véhicules automobiles électriques (Battery Electric Vehicle) et/ou hybrides (Hybrid Electric Vehicle - Plug-in Hybrid Electric Vehicle), telles que voitures individuelles, camionnettes, camions ou bus. L’invention s’applique également à des machines électriques tournantes pour des applications industrielles et/ou de production d’énergie, notamment navales, aéronautiques ou éoliennes.
Technique antérieure
Il est connu de prévoir un décalage angulaire entre des paquets du rotor. On peut parler de vrillage.
La demande EP 2451 049 a pour objet un procédé d’assemblage des paquets, dans laquelle l’angle de vrillage n’est pas spécifié. Cette demande ne divulgue pas de bobinage fractionnaire.
Dans la demande US 2010/0277027, le stator comporte un bobinage à pas entier, avec un décalage de 1,875°.
Dans la demande CN 106849431, le stator comporte également un bobinage à pas entier, avec un vrillage dépendant de la parité du nombre de paquets. La demande US 2016/0285336 a pour objet un rotor comportant plusieurs paquets, avec un angle de vrillage donné par une relation particulière. Le bobinage y est fractionnaire.
Dans le modèle d’utilité CN 207339461 U, l’angle de vrillage est enseigné comme étant compris entre 4° et 6°. Dans la demande EP 2466727, l’angle a une valeur assez élevée de 5°.
Dans la demande DE 10 2014 017304, l’angle de vrillage varie entre des paquets disposés en quinconce de manière irrégulière. Il en est de même dans US 2004/0124728.
Dans les demandes US 2014/0265702, US 2010/0052466, CN 105226859 et CN 106787559, l’angle n’est pas précisé.
Dans les demandes US 2005/0104468 et US 2004/0245880, on cherche à éliminer l’harmonique 6, avec un angle de vrillage donné par une relation particulière.
Il existe un besoin pour encore améliorer la réduction des ondulations de couple et le niveau de bruit acoustique, et notamment les vibrations d’origine électromagnétique.
Exposé de l’invention
L’invention vise à répondre à ce besoin et a ainsi pour objet, selon un premier de ses aspects, une machine électrique tournante comportant :
- un stator comportant des dents et des encoches entre les dents, des conducteurs électriques étant logés dans les encoches, les conducteurs électriques formant un bobinage fractionnaire ou un bobinage entier, le nombre de dents et d’encoches Ns pouvant notamment être de 45, 48, 54, 60, 63, 72, 81, 84, et plus particulièrement de 63 ou de 48, et
- un rotor comportant une masse rotorique et des aimants permanents insérés dans celle-ci, la masse rotorique étant composée d’une pluralité de paquets disposés consécutivement le long d’un axe de rotation du rotor, deux paquets consécutifs étant décalés angulairement autour de l’axe de rotation du rotor d’un angle élémentaire d, avec l’angle élémentaire d compris dans l’un des deux intervalles suivant : pour un bobinage fractionnaire : (360/(pn(he+2k)) < d < (360/(pn(he-2k)) ou pour un bobinage entier : (360/(pn(he+[2k+l]))) < d < (360/(pn(he-[2k+l])) avec p le nombre de paires de pôles du rotor, n le nombre de paquets consécutifs décalés dans un même sens autour de l’axe de rotation, he l’harmonique d’encoches, où he = Ns/p, avec Ns le nombre d’encoches, et k égal à 0, 1 ou 2 et (he-2k)>l pour un bobinage fractionnaire et (he-(2k+l))>l pour un bobinage entier. L’harmonique d’encoches he est un nombre entier.
L’angle élémentaire de vrillage d peut être égal à d = 360/(pnh), où h est l’harmonique électrique d’induction du rotor que l’on cherche à minimiser.
Résumé de l’invention
Bobinage fractionnaire
L’invention a notamment pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, une machine électrique tournante, comportant :
- un stator comportant des dents et des encoches entre les dents, des conducteurs électriques étant logés dans les encoches, les conducteurs électriques formant un bobinage fractionnaire, le nombre de dents et d’encoches Ns étant notamment de 63, et
- un rotor comportant une masse rotorique et des aimants permanents insérés dans celle-ci, la masse rotorique étant composée d’une pluralité de paquets disposés consécutivement le long d’un axe de rotation du rotor, deux paquets consécutifs étant décalés angulairement autour de l’axe de rotation du rotor d’un angle élémentaire d, avec l’angle élémentaire d compris dans l’intervalle suivant :
(360/(pn(he+2k)) < d < (360/(pn(he-2k)) avec p le nombre de paires de pôles du rotor, n le nombre de paquets consécutifs décalés dans un même sens autour de l’axe de rotation, he l’harmonique d’encoches, où he = Ns/p, avec Ns le nombre d’encoches, et k égal à 0, 1 ou 2 et (he-2k)>l.
Une telle configuration conforme à l’invention permet de réduire les harmoniques mécaniques de pression Hx = (he +/- l)p, et notamment le deuxième harmonique mécanique de pression dit 60.
On atténue également ainsi les harmoniques électriques d’induction magnétique liées à l’harmoniques d’encoches he. Les harmoniques électriques d’induction magnétique à réduire sont inclus dans la famille d’harmoniques h = he +/- (2k), avec k égal à 0, 1 ou 2. On peut avoir (he-2k)>l . Dans le cas d’un bobinage fractionnaire, les harmoniques à atténuer sont ainsi he-4, he-2, he, he+2, he+4. On peut ainsi réduire les ondulations de couple, et le niveau de vibrations dans la machine, ce qui permet de réduire le bruit résultant.
L’angle total de vrillage ôt est la somme des angles élémentaires d entre tous les paquets consécutifs décalés dans un même sens autour de l’axe de rotation. Si un ou des paquets sont décalés dans l’autre sens, on ne compte pas leur décalage. L’angle total ôt est l’angle maximum obtenu en prenant le plus grand nombre de paquets consécutifs décalés dans un même sens. On entend par n le nombre de paquets consécutifs décalés dans un même sens autour de l’axe de rotation. Ainsi, on a ôt = (n-l)ô. L’angle élémentaire de vrillage d peut être égal à d = 360/(pnh), où h est l’harmonique électrique d’induction du rotor que l’on cherche à minimiser.
L’angle total de vrillage ôt peut être égale à ôt = (n-1) 360/(pnh). L’harmonique électrique d’induction h peut être h = he +/- (2k), avec k égal à 0, 1 ou 2. On peut avoir (he- 2k)>l. Le rotor peut comporter 6 pôles. La machine peut être triphasée ; le nombre des phases est q=3. Le stator peut comporter 63 encoches et 63 dents. Dans ce mode de réalisation, on peut avoir he = 21. On cherche principalement à réduire les sources du bruit provenant des harmoniques électriques d’induction magnétique du rotor qui sont essentiellement la famille d’harmoniques du rotor liées à l’harmonique d’encoche he = 21, c’est-à-dire les harmoniques h = 17, h = 19, h = 21, h = 23 et h = 25.
Avec n paquets, l’angle élémentaire d peut être compris dans l’intervalle suivant : (360/(25pn)) < d < (360/(17pn)).
Le nombre de paquets n est un nombre entier strictement supérieur à 1, n pouvant être égal à 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, cette liste n’étant pas limitative. En fonction du nombre de paquets, l’angle élémentaire d peut être compris entre les bornes inférieures ô inf et supérieures ô sup données dans le tableau 1 qui suit, avec k = 2.
[Tableau 1]
Tableau 1
Dans un exemple de réalisation avec 4 paquets, on a 1,2 < d < 1,7647.
Dans un autre exemple de réalisation avec 2 paquets, on a 2,4 < d < 3,5294. Dans un mode de réalisation, l’angle élémentaire d peut être égale à 1,5° avec 4 paquets. L’angle total ôt peut être alors égale à 4.5°.
Dans un mode de réalisation, l’angle élémentaire d peut être égale à 3,1° avec 2 paquets. L’angle total ôt peut être alors égale à 3.1°.
On obtient ainsi de bons résultats en termes de réduction des ondulations de couple et de réduction du niveau de bruit de vibrations.
Le nombre d’encoches par pôle et par phase Z peut s’écrire sous la forme Z= Ns/(2*p*q) = a+b/c, avec par exemple a=3, b=l et c=2. Le nombre de phase q peut être égal à 3, lorsqu’il s’agit par exemple d’une machine triphasée. Dans cette définition, on a b/c qui est une fraction irréductible et a un nombre entier positif. On désigne par a la partie entière et par b/c la partie fractionnaire du nombre d’encoche par pôle et par phase Z.
Dans un mode de réalisation, b/c peut être égale à ½. Le nombre p de paires de pôles peut être un multiple de 3. Une telle configuration peut permettre d’avoir un bobinage simplifié. En variante, le nombre p de paires de pôles peut ne pas être un multiple de 3.
Dans un autre mode de réalisation, le rotor peut comporter 8 pôles. La machine peut être triphasée ; le nombre des phases est q=3. Le stator peut comporter 60 encoches et 60 dents. Dans ce mode de réalisation, on peut avoir he = 15. On cherche principalement à réduire les sources du bruit provenant des harmoniques électriques d’induction magnétique du rotor qui sont essentiellement la famille d’harmoniques du rotor liées à l’harmonique d’encoche he = 15, c’est-à-dire les harmoniques h = 11, h = 13, h = 15, h = 17 et h = 19.
Avec n paquets, l’angle élémentaire d peut être compris dans l’intervalle suivant : (360/(19pn)) < d < (360/(1 lpn)). Le nombre de paquets n est un nombre entier strictement supérieur à 1 , n pouvant être égal à 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, cette liste n’étant pas limitative. En fonction du nombre de paquets, l’angle élémentaire d peut être compris entre les bornes inférieures ô inf et supérieures ô sup données dans le tableau 2 qui suit, avec k = 2.
[Tableau 2]
Tableau 2 Dans un autre mode de réalisation, le rotor peut comporter 6 pôles. La machine peut être triphasée ; le nombre des phases est q=3. Le stator peut comporter 45 encoches et 45 dents. Dans ce mode de réalisation, on peut avoir he = 15 = 45/3. On cherche principalement à réduire les sources du bruit provenant des harmoniques électriques d’induction magnétique du rotor qui sont essentiellement la famille d’harmoniques du rotor liées à l’harmonique d’encoche he = 15, c’est-à-dire les harmoniques h = 11, h = 13, h = 15, h = 17 et h = 19.
Avec n paquets, l’angle élémentaire d peut être compris dans l’intervalle suivant : (360/(19pn)) < d < (360/(1 lpn)). Le nombre de paquets n est un nombre entier strictement supérieur à 1 , n pouvant être égal à 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, cette liste n’étant pas limitative. En fonction du nombre de paquets, l’angle élémentaire d peut être compris entre les bornes inférieures ô inf et supérieures ô sup données dans le tableau 3 qui suit, avec k = 2.
[Tableau 3]
Tableau 3
Dans un autre mode de réalisation, le rotor peut comporter 6 pôles. La machine peut être triphasée ; le nombre des phases est q=3. Le stator peut comporter 81 encoches et 81 dents. Dans ce mode de réalisation, on peut avoir he = 27 = 81/3. On cherche principalement à réduire les sources du bruit provenant des harmoniques électriques d’induction magnétique du rotor qui sont essentiellement la famille d’harmoniques du rotor liées à l’harmonique d’encoche he = 27, c’est-à-dire les harmoniques h = 23, h = 25, h = 27, h = 29 et h = 31.
Avec n paquets, l’angle élémentaire d peut être compris dans l’intervalle suivant : (360/(3 lpn)) < d < (360/(23pn)).
Le nombre de paquets n est un nombre entier strictement supérieur à 1, n pouvant être égal à 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, cette liste n’étant pas limitative. En fonction du nombre de paquets, l’angle élémentaire d peut être compris entre les bornes inférieures ô inf et supérieures ô sup données dans le tableau 4 qui suit, avec k = 2.
[Tableau 4]
Tableau 4 Dans un autre mode de réalisation, le rotor peut comporter 8 pôles. La machine peut être triphasée ; le nombre des phases est q=3. Le stator peut comporter 84 encoches et 84 dents. Dans ce mode de réalisation, on peut avoir he = 21 = 84/4. On cherche principalement à réduire les sources du bruit provenant des harmoniques électriques d’induction magnétique du rotor qui sont essentiellement la famille d’harmoniques du rotor liées à l’harmonique d’encoche he = 21, c’est-à-dire les harmoniques h = 17, h = 19, h = 21, h = 23 et h = 25.
Avec n paquets, l’angle élémentaire d peut être compris dans l’intervalle suivant : (360/(25pn)) < d < (360/(17pn)). Le nombre de paquets n est un nombre entier strictement supérieur à 1 , n pouvant être égal à 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, cette liste n’étant pas limitative. En fonction du nombre de paquets, l’angle élémentaire d peut être compris entre les bornes inférieures ô inf et supérieures ô sup données dans le tableau 5 qui suit, avec k = 2.
[Tableau 5]
Tableau 5
Bobinage entier
L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, une machine électrique tournante, comportant :
- un stator comportant des dents et des encoches entre les dents, des conducteurs électriques étant logés dans les encoches, les conducteurs électriques formant un bobinage entier, le nombre de dents et d’encoches étant de 48, et - un rotor comportant une masse rotorique et des aimants permanents insérés dans celle-ci, la masse rotorique étant composée d’une pluralité de paquets disposés consécutivement le long d’un axe de rotation du rotor, deux paquets consécutifs étant décalés angulairement autour de l’axe de rotation du rotor d’un angle élémentaire (d), avec l’angle élémentaire d compris dans l’intervalle suivant :
(360/ (pn(he+ [2k+ 1 ] ))) < d < (360/(pn(he-[2k+l])) avec p le nombre de paires de pôles du rotor, n le nombre de paquets consécutifs décalés dans un même sens autour de l’axe de rotation, he l’harmonique d’encoches, où he = Ns/p, avec Ns le nombre d’encoches, et k égal à 0, 1 ou 2 et (he-(2k+l))>l.
Une telle configuration conforme à l’invention permet de réduire les harmoniques électriques d’inductions liées à l’harmonique d’encoches he et ainsi l’harmonique mécanique de pression Hx = he * p, et notamment l’harmonique mécanique de pression dit 48.
Si l’on souhaite détailler les harmoniques électriques d’induction à atténuer (ou à réduire) ; ces harmoniques sont inclus dans la famille d’harmoniques h = (he +/- (2k+l)), avec k égal à 0, 1 ou 2. On peut avoir (he-(2k+l))>l.
Dans le cas d’un bobinage entier, les harmoniques à atténuer sont he-5, he-3, he- 1, he+5, he+3, he+1, avec k = 2, 1 et 0 respectivement. On peut ainsi réduire les ondulations de couple, et le niveau de vibrations dans la machine, ce qui permet de réduire le bruit résultant.
Le nombre d’encoches par pôle et par phase Z est entier : Z= Ns/(2*p*q) = 2. Le nombre de phase peut être q=3, lorsqu’il s’agit par exemple d’une machine triphasée.
L’angle élémentaire de vrillage d peut être égal à d = 360/(pnh), où h est l’harmonique électrique d’induction du rotor que l’on cherche à minimiser.
L’angle total de vrillage ôt peut être égale à ôt = (n-1) 360/(pnh). L’harmonique électrique d’induction h peut être h = he +/- (2k+l), avec k égal à 0, 1 ou 2. On peut avoir (he-(2k+l))>l.
Le rotor peut comporter 8 pôles. La machine peut être triphasée. Le stator peut comporter 48 encoches et 48 dents. Dans ce mode de réalisation, on peut avoir he = 12. On cherche principalement à réduire les sources du bruit provenant des harmoniques d’induction magnétique du rotor qui sont essentiellement la famille d’harmoniques du rotor liées à l’harmonique d’encoche he = 12, c’est-à-dire les harmoniques h = 7, h = 9, h = 11, h = 13, h = 15 et h = 17.
Avec n paquets, l’angle élémentaire d peut être compris dans l’intervalle suivant : (360/(17pn)) < d < (360/(7pn)), et notamment dans l’intervalle 2,25 < d < 3,21. Le nombre de paquets n est un nombre entier strictement supérieur à 1 , n pouvant être égal à 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, cette liste n’étant pas limitative. En fonction du nombre de paquets, l’angle élémentaire d peut être compris entre les bornes inférieures ô inf et supérieures ô sup données dans le tableau 6 qui suit, avec k=2.
[Tableau 6]
Tableau 6
Dans un exemple de réalisation avec un nombre total de paquets de 4 mais avec un vrillage en V, c’est-à-dire avec n=2 paquets, on peut avoir
2,65 < d < 6,43. Dans ce cas d’un vrillage en V, n=2 paquets peuvent être décalés dans un sens et les n=2 autres paquets peuvent être décalés dans le sens inverse et symétriquement par rapport à un plan de symétrie perpendiculaire à l’axe de rotation du rotor. Dans un autre exemple de réalisation avec un nombre total de paquets nt = 3 mais avec un vrillage en V de n = 2 paquets, on peut avoir 2,65 < d < 6,43. Dans ce cas d’un vrillage en V, n=2 paquets sont décalés dans un sens et les (n-1) paquets restants, avec ici n- 1 = 1, sont décalés dans le sens inverse et symétriquement par rapport à un plan de symétrie perpendiculaire à l’axe de rotation du rotor et passant par le milieu du paquet central.
La longueur du paquet central peut varier. Par exemple, on peut avoir une longueur uniforme de tous les paquets, ou en variante, afin d’améliorer l’équilibre magnétique du rotor, on peut choisir la longueur du paquet central comme étant deux fois la longueur des paquets latéraux. Avec 1 la longueur d’un paquet latéral, la longueur du paquet central le peut être 1 < le < 21.
Dans un exemple de réalisation avec un nombre total de paquets nt=4 ou nt=3 paquets mais avec un vrillage en V de 2 paquets, avec n=2, on peut avoir en particulier 4,5 < d < 6,43. La réduction du bruit peut en être optimisée. Le choix d’un angle de vrillage dans la partie supérieure de l’intervalle peut permettre d’optimiser la réduction du bruit acoustique et ainsi la réduction de l’ondulation du couple, ce qui est particulièrement avantageux lorsque la machine est saturée et que l’état magnétique dans les n paquets vrillés en est différent. La réduction des harmoniques de tension induite est également favorisée, ce qui est avantageux pour faciliter le contrôle de la machine.
Le nombre d’encoches par pôle et par phase Z peut s’écrire sous la forme d’un nombre entier positif. Le stator peut avoir un nombre d’encoches par pôle et par phase Z égale à 2.
L’angle élémentaire d peut dépendre du nombre de paquets n dans la masse ro torique.
Dans un mode de réalisation, l’angle élémentaire d peut être égale à 3,75°, notamment avec n = 2 paquets vrillés dans un seul sens, pour un nombre total de paquets nt = 4 vrillés en V.
Dans un mode de réalisation, l’angle total ôt peut être égale à ôt= (n-l) ô = 3,75°. On obtient ainsi de bons résultats en termes de réduction des ondulations de couple et de réduction du niveau de bruit de vibrations.
Dans un exemple de réalisation avec 4 paquets, on a 1,32 < d < 3,21. En particulier, on peut avoir nt = 4 paquets avec un vrillage linéaire de n = nt = 4 paquets, où l’ensemble des nt = n = 4 paquets sont décalés dans le même sens. Dans un exemple de réalisation avec 4 paquets, notamment avec n = nt = 4, on peut avoir en particulier
2,25 < d < 3,21. La réduction du bruit peut en être optimisée. Le choix d’un angle de vrillage dans la partie supérieure de l’intervalle peut permettre d’optimiser la réduction du bruit acoustique et ainsi la réduction de l’ondulation du couple, ce qui est particulièrement avantageux lorsque la machine est saturée et que l’état magnétique dans les n paquets vrillés en est différent. La réduction des harmoniques de tension induite est également favorisée, ce qui est avantageux pour faciliter le contrôle de la machine.
Le nombre d’encoches par pôle et par phase Z peut s’écrire sous la forme d’un nombre entier positif. Le stator peut avoir un nombre d’encoches par pôle et par phase Z égale à 2.
L’angle élémentaire d peut dépendre du nombre de paquets n dans la masse ro torique.
Dans un mode de réalisation, l’angle élémentaire d peut être égale à 2,5°, notamment avec 4 paquets.
Dans un mode de réalisation, l’angle total ôt peut être égale à 1,5°. On obtient ainsi de bons résultats en termes de réduction des ondulations de couple et de réduction du niveau de bruit de vibrations.
Dans un autre mode de réalisation, le rotor peut comporter 8 pôles. La machine peut être triphasée. Le stator peut comporter 72 encoches et 72 dents. Dans ce mode de réalisation, on peut avoir he = 18. On cherche principalement à réduire les sources du bruit provenant des harmoniques électriques d’induction magnétique du rotor qui sont essentiellement la famille d’harmoniques du rotor liées à l’harmonique d’encoche he = 18, c’est-à-dire les harmoniques h = 13, h = 15, h = 17, h = 19, h = 21 et h = 23.
Avec n paquets, l’angle élémentaire d peut être compris dans l’intervalle suivant : (360/(23pn)) < d < (360/(13pn)).
Le nombre de paquets n est un nombre entier strictement supérieur à 1, n pouvant être égal à 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, cette liste n’étant pas limitative. En fonction du nombre de paquets, l’angle élémentaire d peut être compris entre les bornes inférieures ô inf et supérieures ô sup données dans le tableau 7 qui suit, avec k=2.
[Tableau 7]
Tableau 7
Dans un autre mode de réalisation, le rotor peut comporter 6 pôles. La machine peut être triphasée. Le stator peut comporter 54 encoches et 54 dents. Dans ce mode de réalisation, on peut avoir he = 18. On cherche principalement à réduire les sources du bruit provenant des harmoniques électriques d’induction magnétique du rotor qui sont essentiellement la famille d’harmoniques du rotor liées à l’harmonique d’encoche he = 18, c’est-à-dire les harmoniques h = 13, h = 15, h = 17, h = 19, h = 21 et h = 23.
Avec n paquets, l’angle élémentaire d peut être compris dans l’intervalle suivant : (360/(23pn)) < d < (360/(13pn)).
Le nombre de paquets n est un nombre entier strictement supérieur à 1, n pouvant être égal à 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, cette liste n’étant pas limitative. En fonction du nombre de paquets, l’angle élémentaire d peut être compris entre les bornes inférieures ô inf et supérieures ô sup données dans le tableau 8 qui suit, avec k=2. [Tableau 8]
Tableau 8
Dans un autre mode de réalisation, le rotor peut comporter 6 pôles. La machine peut être triphasée. Le stator peut comporter 72 encoches et 72 dents. Dans ce mode de réalisation, on peut avoir he = 24. On cherche principalement à réduire les sources du bruit provenant des harmoniques électriques d’induction magnétique du rotor qui sont essentiellement la famille d’harmoniques du rotor liées à l’harmonique d’encoche he = 24, c’est-à-dire les harmoniques h = 19, h =21, h = 23, h = 25, h = 27 et h = 29.
Avec n paquets, l’angle élémentaire d peut être compris dans l’intervalle suivant : (360/(29pn)) < d < (360/(19pn)).
Le nombre de paquets n est un nombre entier strictement supérieur à 1, n pouvant être égal à 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, cette liste n’étant pas limitative. En fonction du nombre de paquets, l’angle élémentaire d peut être compris entre les bornes inférieures ô inf et supérieures ô sup données dans le tableau 9 qui suit, avec k=2.
[Tableau 9]
Tableau 9
Dans le cas d’une machine électrique à p pairs de pôles, si l’on souhaite cibler un harmonique électrique d’induction du rotor donné h par un vrillage du rotor sur n paquets, l’angle élémentaire de vrillage d peut être égal à d = 360/(pnh), où h est l’harmonique électrique d’induction du rotor que l’on cherche à minimiser.
A titre d’exemple, pour un bobinage entier ou fractionnaire, les valeurs du décalage angulaire d entre deux paquets consécutifs, sur un nombre total de paquets n, visant à supprimer un harmonique électrique d’induction du rotor h donné, pour un nombre de paires de pôles p = 3, sont données dans le tableau 10 qui suit.
[Tableau 10]
Tableau 10
A titre d’exemple, les valeurs du décalage angulaire d entre deux paquets consécutifs, sur un nombre total de paquets n, visant à supprimer un harmonique électrique d’induction du rotor h donné, pour un nombre de paires de pôles p = 4, sont données dans le tableau 11 qui suit.
[Tableau 11]
Tableau 11 A titre d’exemple, les valeurs du décalage angulaire d entre deux paquets consécutifs, sur un nombre total de paquets n, visant à supprimer un harmonique h donné, pour un nombre de paires de pôles p = 5, sont données dans le tableau 12 qui suit.
[Tableau 12]
Tableau 12
Paquets
La masse rotorique peut comporter un nombre pair de paquets. En variante, la masse rotorique peut comporter un nombre impair de paquets.
Le décalage angulaire entre deux paquets consécutifs peut être constant lorsque l’on se déplace le long de l’axe de rotation du rotor, ou en variante il peut varier.
Les paquets de la masse rotorique peuvent être décalés angulairement tous dans un même sens autour de l’axe de rotation du rotor. En variante, ils peuvent être décalés angulairement successivement dans un sens puis dans l’autre, étant disposés en V. Ils peuvent être disposés en V, étant décalés symétriquement par rapport à un plan de symétrie perpendiculaire à l’axe de rotation du rotor. Un avantage de la configuration en V est de permettre de minimiser la force axiale. Si le nombre de paquets vrillés dans un seul sens est n, le nombre total nt de paquets en V sera nt = 2n ou nt = 2n -1.
La masse rotorique peut comporter un seul paquet central coupé en deux par ledit plan de symétrie. En variante, la masse rotorique peut comporter deux paquets centraux séparés par ledit plan de symétrie. Les deux paquets centraux peuvent ne pas être décalés angulairement l’un par rapport à l’autre.
Le nombre total de paquets peut être égal au nombre n de paquets consécutifs décalés dans un même sens autour de l’axe de rotation, ou en variante égale à 2n, ou encore à 2n-l.
En variante encore, les paquets de la masse rotorique peuvent être décalés angulairement successivement dans un sens puis dans l’autre, étant disposés en chevrons.
Dans un mode de réalisation, on peut réduire encore davantage les harmoniques de pressions et les niveaux de bruit en faisant un vrillage sur n paquets, notamment en chevrons ou en V, et en multipliant ce motif r fois sur la longueur du rotor. Le nombre total des paquets nt est dans ce cas de r*n dans le cas d’un vrillage simple, et de r*(2*n) ou r*(2*n- 1) dans le cas d’un vrillage en V multiplié r fois.
Tous les paquets du rotor peuvent avoir chacun la même longueur ou des longueurs différentes
En variante, deux paquets peuvent avoir des longueurs différentes. Par exemple, la disposition des paquets dans la masse rotorique peut être telle que la longueur des paquets peut augmenter puis diminuer lorsque l’on se déplace le long de l’axe de rotation, ou augmenter tout le long du rotor, ou diminuer tout le long du rotor.
En variante encore, la longueur des paquets peut varier avec une variation en dents de scie lorsque l’on se déplace le long de l’axe de rotation.
Dans un mode de réalisation, le ou les paquets centraux peuvent avoir une longueur différente des autres paquets, par exemple une longueur plus courte ou plus longue.
Rotor
Le rotor peut comporter des aimants permanents insérés dans la masse rotorique. La masse rotorique peut comporter des tôles rotoriques. Le rotor peut comporter des aimants permanents, avec notamment des aimants surfaciques ou enterrés. Le rotor peut être à concentration de flux. Il peut comporter une ou plusieurs couches d’aimants disposées en I, en U ou en V. Les logements des aimants permanents peuvent être réalisés entièrement par découpage dans les tôles. Chaque tôle de l’empilement de tôles peut être monobloc. En variante, il peut s’agir d’un rotor bobiné ou à cage d’écureuil, ou d’un rotor à réluctance variable.
Le nombre de paires de pôles p au rotor est par exemple compris entre 1 et 24, étant par exemple de 1, 2, 3, 4, 5 ou 6.
Le diamètre du rotor peut être inférieur à 600 mm, voire inférieur à 400 mm, mieux inférieur à 300 mm, mieux encore inférieur à 200 mm, et supérieur à 40 mm, mieux supérieur à 60 mm, étant par exemple compris entre 80 et 160 mm.
Chaque tôle est par exemple découpée dans une feuille d’acier magnétique ou contenant de l’acier magnétique, par exemple de l’acier de 0,1 à 1,5 mm d’épaisseur. Les tôles peuvent être revêtues d’un vernis isolant électrique sur leurs faces opposées avant leur assemblage au sein de l’empilement. L’isolation électrique peut encore être obtenue par un traitement thermique des tôles, le cas échéant.
L’arbre peut être réalisé dans un matériau magnétique, ce qui permet avantageusement de diminuer le risque de saturation dans la masse rotorique et d’améliorer les performances électromagnétiques du rotor.
En variante, le rotor comporte un arbre amagnétique sur lequel est disposée la masse rotorique. L’arbre peut être réalisé au moins en partie dans un matériau de la liste suivante, qui n’est pas limitative : acier, inox, titane ou tout autre matériau amagnétique.
La masse rotorique peut dans un mode de réalisation être disposée directement sur l’arbre amagnétique, par exemple sans jante intermédiaire. En variante, notamment dans le cas où l’arbre n’est pas amagnétique, le rotor peut comporter une jante entourant l’arbre du rotor et venant prendre appui sur ce dernier.
La masse rotorique peut comporter un ou plusieurs trous pour alléger le rotor, permettre son équilibrage ou pour l’assemblage des tôles rotoriques la constituant. Des trous peuvent permettre le passage des tirants maintenant solidaires entre elles les tôles.
Les tôles peuvent être découpées dans un outil à la suite les unes des autres. Elles peuvent être empilées et clipsées ou collées dans l’outil, en paquets complets ou sous- paquets. Les tôles peuvent être encliquetées les unes sur les autres. En variante, le paquet de tôles peut être empilé et soudé en dehors de l’outil.
La masse rotorique peut présenter un contour extérieur qui est circulaire ou multilobé, une forme multilobée pouvant être utile par exemple pour réduire les ondulations de couple ou les harmoniques de courant ou de tension. Le rotor peut comporter au moins un flasque qui peut être disposé à une extrémité du paquet de tôles rotoriques. Dans un mode de réalisation, le rotor comporte deux flasques chacun disposé à une extrémité du paquet de tôles rotoriques.
Le rotor peut être monté en porte à faux ou non, par rapport aux roulements utilisés pour guider l’arbre.
Machine et stator
La machine peut être utilisée comme moteur ou comme générateur. La machine peut être à réluctance. Elle peut constituer un moteur synchrone ou en variante un générateur synchrone. En variante encore, elle constitue une machine asynchrone.
La vitesse maximale de rotation de la machine peut être élevée, étant par exemple supérieure à 10 000 tr/min, mieux supérieure à 12 000 tr/min, étant par exemple de l’ordre de 14 000 tr/min à 15 000 tr/min, voire même de 20 000 tr/min ou de 24 000 tr/min ou de 25 000 tr/min. La vitesse maximale de rotation de la machine peut être inférieure à 100 000 tr/min, voire à 60 000 tr/min, voire encore inférieure à 40 000 tr/min, mieux inférieure à 30 000 tr/min.
L’invention peut convenir tout particulièrement pour des machines de forte puissance.
La machine peut comporter un seul rotor intérieur ou, en variante, un rotor intérieur et un rotor extérieur, disposés radialement de part et d’autre du stator et accouplés en rotation.
La machine peut être insérée seule dans un carter ou insérée dans un carter de boite de vitesse. Dans ce cas, elle est insérée dans un carter qui loge également une boîte de vitesse.
La machine comporte un stator. Ce dernier comporte des dents définissant entre elles des encoches. Le stator peut comporter des conducteurs électriques, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, pouvant être en forme d'épingle en U ou en I.
Masse statorique
Le stator peut comporter une masse statorique comportant les dents et les encoches précitées.
Les encoches peuvent être au moins partiellement fermées. Une encoche partiellement fermée permet de ménager une ouverture au niveau de l’entrefer, qui peut servir par exemple à la mise en place des conducteurs électriques pour le remplissage de l’encoche. Une encoche partiellement fermée est notamment ménagée entre deux dents qui comportent chacune des épanouissements polaires au niveau de leur extrémité libre, lesquels viennent fermer l’encoche au moins en partie.
En variante, les encoches peuvent être entièrement fermées. Par « encoche entièrement fermée », on désigne des encoches qui ne sont pas ouvertes radialement vers l’entrefer.
Dans un mode de réalisation, au moins une encoche, voire chaque encoche, peut être continûment fermée du côté de l’entrefer par un pont de matière venu d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche. Toutes les encoches peuvent être fermées du côté de l’entrefer par des ponts de matière fermant les encoches. Les ponts de matière peuvent être venus d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche. La masse statorique est alors dépourvue de découpe entre les dents et les ponts de matière fermant les encoches, et les encoches sont alors continûment fermées du côté de l’entrefer par les ponts de matière venus d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche.
En outre, les encoches peuvent également être fermées du côté opposé à l’entrefer par une culasse rapportée ou d’un seul tenant avec les dents. Les encoches ne sont alors pas ouvertes radialement vers l’extérieur. La masse statorique peut être dépourvue de découpe entre les dents et la culasse.
Dans un mode de réalisation, chacune des encoches est de contour continûment fermé. Par « continûment fermé », on entend que les encoches présentent un contour fermé continu lorsqu’elles sont observées en section transversale, prise perpendiculairement à l’axe de rotation de la machine. On peut faire le tour complet de l’encoche sans rencontrer de découpe dans la masse statorique.
La masse statorique peut être réalisée par empilement de tôles magnétiques, les encoches étant venues par découpage des tôles. La masse statorique peut en variante être réalisée par taillage dans une masse de poudre magnétique frittée ou agglomérée. La fermeture des encoches du côté de l’entrefer est obtenue par des ponts de matière venus d’un seul tenant avec le reste des tôles ou du bloc formant la masse statorique.
Le stator peut être dépourvu de cales magnétiques rapportées de fermeture des encoches. On élimine ainsi le risque de détachement accidentel de ces cales. Le stator peut comporter des bobines disposées de manière répartie dans les encoches, ayant notamment des conducteurs électriques disposés de manière rangée dans les encoches. Par « réparti », on entend qu’au moins l’une des bobines passe successivement dans deux encoches non adjacentes.
Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage distribué. Le bobinage n’est dans ce cas pas concentré ou bobiné sur dent.
Les conducteurs électriques peuvent ne pas être disposés dans les encoches en vrac mais de manière ordonnée. Ils sont empilés dans les encoches de manière non aléatoire, étant par exemple disposés en rangées de conducteurs électriques alignés. L’empilement des conducteurs électriques est par exemple un empilement selon un réseau hexagonal dans le cas de conducteurs électriques de section transversale circulaire.
Le stator peut comporter des conducteurs électriques logés dans les encoches. Des conducteurs électriques au moins, voir une majorité des conducteurs électriques, peuvent être en forme d'épingles, de U ou de I. L’épingle peut être en forme de U (« U-pin » en anglais) ou droite, étant en forme de I (« I-pin » en anglais).
Chaque conducteur électrique peut comporter un ou plusieurs brins (« wire » ou « strand » en anglais). Par « brin », on entend l’unité la plus élémentaire pour la conduction électrique. Un brin peut être de section transversale ronde, on peut alors parler de ‘fil’, ou en méplat. Les brins en méplat peuvent être mis en forme en épingles, par exemple en U ou en I. Chaque brin est revêtu d’un émail isolant.
Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage unique, notamment entier ou fractionnaire. Par « bobinage unique », on entend que les conducteurs électriques sont reliés électriquement ensemble dans le stator, et que les connexions entre les phases sont faites dans le stator, et non pas à l’extérieur du stator, par exemple dans une boite à bornes. Un bobinage est constitué d’un nombre de phases m décalées dans l’espace de telle façon que lorsqu’elles sont alimentées par un système de courant multi-phasés, elles produisent un champ tournant.
Le bobinage peut être dans l’invention entier ou fractionnaire. Le bobinage peut être entier à pas avec ou sans raccourcissement, ou en variante fractionnaire. Dans un mode de réalisation, les conducteurs électriques forment un bobinage fractionnaire, notamment à pas raccourci. Pour un bobinage fractionnaire, le nombre d’encoches par pôle et par phase est fractionnaire, c’est-à-dire que le rapport q défini par Z=Ns/(2pq) s’écrit sous la forme d’une fraction irréductible z/m, z et m étant deux nombres entiers non nuis, m étant différent de 1, où Ns est le nombre d’encoches du stator, q le nombre de phases du bobinage et p le nombre de paires de pôles.
Le nombre d’encoches du stator peut être compris entre 18 et 96, mieux entre 30 et 84, étant par exemple de 18, 24, 27, 30, 36, 42, 45, 48, 54, 60, 63, 72, 81, 92, 96, mieux étant de 48 ou 60 ou 63. Le nombre de pôles du stator peut être compris entre 2 et 24, voire entre 4 et 12, étant par exemple de 6 ou de 8.
La combinaison nombre d’encoches/nombre de pôles du stator peut être choisie parmi les combinaisons de la liste suivante, qui n’est pas limitative : 30/4, 42/4, 45/6, 48/8, 63/6, 60/8, 84/8.
Dans un mode de réalisation, la combinaison nombre d’encoches/nombre de pôles du stator est 48/8. On a dans ce cas Z=48/(2*4*3)=2.
Dans un mode de réalisation, la combinaison nombre d’encoches/nombre de pôles du stator est 63/6. On a dans ce cas Z=63/(2*3*3)=7/2.
Le bobinage peut être ondulé. La mise en série des conducteurs électriques peut être faite en bobinage dit ondulé. Par « bobinage ondulé », on entend un bobinage dans lequel les conducteurs électriques d’une même phase et d’un même pôle sont reliés électriquement l’un à l’autre de façon que, pour une voie d’enroulement, le courant électrique de la phase circule dans les conducteurs électriques en tournant autour de l’axe de rotation de la machine toujours dans un seul sens. Pour une voie d’enroulement, les conducteurs électriques d’une même phase et d’un même pôle ne se chevauchent pas lorsqu’ observés perpendiculairement à l’axe de rotation de la machine.
Le bobinage peut comporter une seule voie d’enroulement ou plusieurs voies d’enroulement. Dans un « conducteur électrique » circule le courant d’une même phase par voie d’enroulement. Par « voie d’enroulement », on entend l’ensemble des conducteurs électriques de la machine qui sont parcourus par un même courant électrique d’une même phase. Ces conducteurs électriques peuvent être connectés entre eux en série ou en parallèle ou en série-parallèle. Dans le cas où on a une seule voie, les conducteurs électriques sont connectés en série. Dans le cas où on a plusieurs voies, les conducteurs électriques de chaque voie sont connectés en série, et les voies sont connectées en parallèle. Les conducteurs électriques peuvent ainsi former un bobinage distribué. Le bobinage peut ne pas être concentré ou bobiné sur dent.
Dans une variante de réalisation, le stator est à bobinage concentré. Le stator peut comporter des dents et des bobines disposées sur les dents. Le stator peut ainsi être bobiné sur dents, autrement dit à bobinage non réparti.
Les dents du stator peuvent comporter des épanouissements polaires. En variante, les dents du stator sont dépourvues d’épanouissements polaires.
Le stator peut comporter une carcasse extérieure entourant la culasse.
Les dents du stator peuvent être réalisées avec un empilement de tôles magnétiques, recouvertes chacune d’un vernis isolant, afin de limiter les pertes par courants induits.
Procédé
L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un procédé de fabrication d’une machine telle que définie plus haut.
Brève description des dessins
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :
[Fig 1] La figure 1 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’un rotor réalisé conformément à l’invention.
[Fig 2] Fa figure 2 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’une variante de réalisation.
[Fig 3] Fa figure 3 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’une variante de réalisation.
[Fig 4] Fa figure 4 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’une variante de réalisation.
[Fig 5] Fa figure 5 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’une variante de réalisation.
[Fig 6] Fa figure 6 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’une variante de réalisation. [Fig 7] La figure 7 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’une variante de réalisation.
[Fig 8] La figure 8 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’une variante de réalisation.
[Fig 9] La figure 9 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’une variante de réalisation.
[Fig 10] La figure 10 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’une variante de réalisation.
Description détaillée
On a illustré schématiquement à la figure 1 un rotor intérieur 1 de machine électrique tournante, comportant également un stator extérieur non représenté. Le stator permet de générer un champ magnétique tournant d’entraînement du rotor 1 en rotation, dans le cadre d’un moteur synchrone, et dans le cas d’un alternateur, la rotation du rotor induit une force électromotrice dans les conducteurs électriques du stator.
Le stator comporte des dents et des encoches entre les dents, des conducteurs électriques étant logés dans les encoches. Les conducteurs électriques forment un bobinage fractionnaire ou entier. Le nombre de dents et d’encoches Ns est par exemple de 63 ou de 48.
Le rotor 1 représenté à la figure 1 comporte une masse magnétique rotorique 3 s’étendant axialement selon l’axe de rotation X du rotor, cette masse rotorique étant formée par une pluralité de paquets 5 disposés consécutivement le long de l’axe de rotation du rotor X, à savoir deux paquets consécutifs dans l’exemple de la figure 1. Les paquets sont chacun composés de tôles rotoriques magnétiques empilées selon l’axe X, les tôles étant par exemple identiques et superposées exactement. Les tôles magnétiques sont de préférence en acier magnétique. Toutes les nuances d’acier magnétique peuvent être utilisées.
Deux paquets consécutifs sont décalés angulairement autour de l’axe de rotation X du rotor d’un angle élémentaire d, comme illustré. L’angle élémentaire d vaut dans l’exemple décrit 1,5°. L’angle total vaut ici également d.
La masse rotorique peut comporter un nombre pair de paquets, comme illustré à la figure 1. En variante, la masse rotorique peut comporter un nombre impair de paquets, comme illustré à la figure 2, où le rotor comporte trois paquets 5 tous identiques, décalés angulairement d’un angle d tous dans un même sens autour de l’axe de rotation X du rotor. Le décalage angulaire entre deux paquets consécutifs est ici constant lorsque l’on se déplace le long de l’axe de rotation du rotor. L’angle total vaut ici 2d.
Dans l’exemple illustré à la figure 3, le rotor comporte quatre paquets 5 tous identiques, décalés angulairement d’un angle d tous dans un même sens autour de l’axe de rotation X du rotor. Le décalage angulaire entre deux paquets consécutifs est ici constant lorsque l’on se déplace le long de l’axe de rotation du rotor. L’angle total vaut ici 3d.
En variante, les paquets 5 peuvent être décalés angulairement successivement dans un sens puis dans l’autre, étant disposés en V et décalés symétriquement par rapport à un plan de symétrie S perpendiculaire à l’axe de rotation X du rotor.
La masse rotorique peut comporter un seul paquet 5 central coupé en deux par ledit plan de symétrie S, comme illustré à la figure 4, avec trois paquets 5 consécutifs dont un central. Avec un nombre total de paquets de nt = 3, le nombre de paquets au sens de l’invention, c’est-à-dire le nombre de paquets consécutifs décalés dans un même sens autour de l’axe de rotation, est de n = 2. L’angle total est ici égal à l’angle élémentaire d.
En variante, la masse rotorique peut comporter deux paquets centraux séparés par ledit plan de symétrie S, comme illustré à la figure 5 avec quatre paquets 5 dont deux centraux sans décalage angulaire entre eux. Avec un nombre total de paquets de nt = 4, le nombre de paquets au sens de l’invention est également de n = 2, et l’angle total est ici égal à l’angle élémentaire d.
Dans l’exemple de la figure 6, le rotor comporte sept paquets consécutifs 5 disposés en V, avec un paquet central. Avec un nombre total de paquets de 7, le nombre de paquets au sens de l’invention est de 4, c’est-à-dire égale à 2n-l, et l’angle total est ici égal à 3d.
En variante, la masse rotorique peut comporter deux paquets centraux séparés par ledit plan de symétrie S, comme illustré à la figure 7, avec huit paquets 5 dont deux centraux sans décalage angulaire entre eux. Avec un nombre total de paquets de 8, c’est-à- dire égale à 2n, le nombre de paquets au sens de l’invention est de 4, et l’angle total est ici égal à 3d. Dans un exemple de réalisation tel qu’illustré à la figure 4, l’angle élémentaire peut être de 2,5° entre paquets, avec un angle total de vrillage 7,5°. La machine peut comporter 48 encoches et 8 pôles.
Dans un autre exemple de réalisation tel qu’illustré à la figure 4, l’angle élémentaire peut être de 1,5° entre paquets, avec un angle total de vrillage 4,5°. La machine peut comporter 63 encoches et 6 pôles. Dans cet exemple, la longueur de la masse rotorique peut être de 110 mm, avec 4 paquets de 27,5 mm. Le diamètre de la masse rotorique peut être de 70,15 mm.
Dans un autre exemple de réalisation tel qu’illustré à la figure 4, l’angle élémentaire peut être de 1,5° entre paquets, avec un angle total de vrillage 4,5°. La machine peut comporter 63 encoches et 6 pôles. Dans cet exemple, la longueur de la masse rotorique peut être de 165 mm, avec 4 paquets de 41,25 mm. Le diamètre de la masse rotorique peut être de 70,15 mm.
Dans un autre exemple de réalisation tel qu’illustré à la figure 6, l’angle élémentaire peut être de 1,5° entre paquets, avec un angle total de vrillage 4,5°. La machine peut comporter 63 encoches et 6 pôles. Dans cet exemple, la longueur de la masse rotorique peut être de 192,5 mm, avec 4 paquets de 27,5 mm. Le diamètre de la masse rotorique peut être de 70,15 mm.
Tous les paquets du rotor peuvent avoir chacun la même longueur, comme illustré aux figures 1 à 6.
En variante, deux paquets peuvent avoir des longueurs différentes, comme illustré à la figure 8. Dans ce mode de réalisation, les deux paquets centraux ont une longueur 12 plus grande que la longueur 11 des autres paquets.
Par ailleurs, il est possible de reproduire plusieurs fois le motif simple en V ou en chevrons.
A titre d’exemple, on a illustré à la figure 9 un exemple de réalisation dans lequel on reproduit 3 fois le motif du mode de réalisation de la figure 1. Le nombre résultant de paquets n est toujours de 2, avec un nombre total de paquets nt = 6.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 10, on reproduit 2 fois le motif du mode de réalisation de la figure 4. Le nombre résultant de paquets n est toujours de 2, avec un nombre total de paquets nt = 6. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits.
Par exemple, on peut réaliser le rotor avec l’angle élémentaire d ayant une autre valeur, qui peut être comprise dans l’un des deux intervalles suivant : pour un bobinage fractionnaire : (360/(pn(he+2k)) < d < (360/(pn(he-2k)) ou pour un bobinage entier : (360/(pn(he+[2k+l]))) < d < (360/(pn(he-[2k+l])) avec p le nombre de paires de pôles du rotor, n le nombre de paquets consécutifs décalés dans un même sens autour de l’axe de rotation, he l’harmonique d’encoches, où he = Ns/p, avec Ns le nombre d’encoches, et k égal à 0, 1 ou 2 et (he-2k)>l pour un bobinage fractionnaire et (he-(2k+l))>l pour un bobinage entier.

Claims

Revendications
1. Machine électrique tournante comportant :
- un stator comportant des dents et des encoches entre les dents, des conducteurs électriques étant logés dans les encoches, les conducteurs électriques formant un bobinage fractionnaire, le nombre de dents et d’encoches (Ns) étant notamment de 63, et
- un rotor (1) comportant une masse rotorique (3) et des aimants permanents insérés dans celle-ci, la masse rotorique étant composée d’une pluralité de paquets (5) disposés consécutivement le long d’un axe de rotation du rotor, deux paquets consécutifs étant décalés angulairement autour de l’axe de rotation du rotor d’un angle élémentaire (d), avec l’angle élémentaire (d) compris dans l’intervalle suivant :
(360/(pn(he+2k)) < d < (360/(pn(he-2k)) avec p le nombre de paires de pôles du rotor, n le nombre de paquets consécutifs décalés dans un même sens autour de l’axe de rotation, he l’harmonique d’encoches, où he = Ns/p, avec Ns le nombre d’encoches, et k égal à 0, 1 ou 2 et (he-2k)>l, le rotor (1) comportant 6 pôles.
2. Machine selon la revendication précédente, dans laquelle, avec n paquets (5), l’angle élémentaire d est compris dans l’intervalle suivant :
(360/(25pn)) < d < (360/(17pn)).
3. Machine selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’angle élémentaire d est égale à 1,5° avec 4 paquets (5).
4. Machine selon l’une quelconque des revendications précédentes sauf la revendication précédente, dans laquelle l’angle élémentaire d est égale à 3,1° avec 2 paquets (5).
5. Machine électrique tournante comportant :
- un stator comportant des dents et des encoches entre les dents, des conducteurs électriques étant logés dans les encoches, les conducteurs électriques formant un bobinage entier, le nombre de dents et d’encoches étant de 48, et
- un rotor (1) comportant une masse rotorique (3) et des aimants permanents insérés dans celle-ci, la masse rotorique étant composée d’une pluralité de paquets (5) disposés consécutivement le long d’un axe de rotation du rotor, deux paquets consécutifs étant décalés angulairement autour de l’axe de rotation du rotor d’un angle élémentaire (d), avec l’angle élémentaire d compris dans l’intervalle suivant :
(360/ (pn(he+ [2k+ 1 ] ))) < d < (360/(pn(he-[2k+l])) avec p le nombre de paires de pôles du rotor, n le nombre de paquets consécutifs décalés dans un même sens autour de l’axe de rotation, he l’harmonique d’encoches, où he = Ns/p, avec Ns le nombre d’encoches, et k égal à 0, 1 ou 2 et (he-(2k+l))>l.
6. Machine selon la revendication précédente, dans laquelle, avec n paquets (5), l’angle élémentaire d est compris dans l’intervalle suivant :
(360/(17pn)) < d < (360/(7pn)), notamment dans l’intervalle 2,25 < d < 3,21.
7. Machine selon la revendication précédente, le stator ayant un nombre d’encoches par pôle et par phase (Z) égale à 2.
8. Machine selon l’une des deux revendications précédentes, l’angle élémentaire d étant égale à 2,5°, notamment avec 4 paquets (5).
9. Machine selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’angle élémentaire de vrillage (d) est égal à d = 360/(pnh), où h est l’harmonique électrique d’induction du rotor que l’on cherche à minimiser.
10. Machine selon l’une quelconque des revendications précédentes, les paquets (5) de la masse rotorique (3) étant décalés angulairement tous dans un même sens autour de l’axe de rotation (X) du rotor.
11. Machine selon l’une quelconque des revendications précédentes, les paquets (5) de la masse rotorique (3) étant décalés angulairement successivement dans un sens puis dans l’autre, étant disposés en V.
12. Machine selon l’une quelconque des revendications précédentes, les paquets (5) de la masse rotorique (3) étant décalés angulairement successivement dans un sens puis dans l’autre, étant disposés en chevrons.
13. Machine selon l’une quelconque des revendications précédentes, tous les paquets (5) du rotor (1) ayant chacun la même longueur.
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