EP4315563A1 - Rotor pour machine électrique à flux axial, des procédés d'assemblage et de démontage d'un tel rotor - Google Patents

Rotor pour machine électrique à flux axial, des procédés d'assemblage et de démontage d'un tel rotor

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Publication number
EP4315563A1
EP4315563A1 EP22717146.9A EP22717146A EP4315563A1 EP 4315563 A1 EP4315563 A1 EP 4315563A1 EP 22717146 A EP22717146 A EP 22717146A EP 4315563 A1 EP4315563 A1 EP 4315563A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
holding means
circular ring
magnet
magnet blocks
Prior art date
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Pending
Application number
EP22717146.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Patrice DUHAUT
Loic Mayeur
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.)
Whylot SAS
Ampere SAS
Original Assignee
Whylot SAS
Renault SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Whylot SAS, Renault SAS filed Critical Whylot SAS
Publication of EP4315563A1 publication Critical patent/EP4315563A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
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    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2793—Rotors axially facing stators
    • H02K1/2795—Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/50—Disassembling, repairing or modifying dynamo-electric machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos

Definitions

  • the present invention generally relates to the field of axial flux electrical machines.
  • a rotor for an axial flux electric machine said rotor having the shape of a disc centered around a longitudinal axis and comprising:
  • - a body comprising a hub from which extend a plurality of branches;
  • each magnet block being arranged between two adjacent branches;
  • the invention finds a particularly advantageous application in electric motors for electric or hybrid motor vehicles.
  • An axial flux electric machine generally comprises two stators and a rotor, air gaps separating these two types of elements.
  • the rotor carries a series of permanent magnets or magnet blocks, while a series of coils are carried by the stators.
  • the rotor which is secured to the output shaft of the motor, is subjected to a torque resulting from the magnetic field (the magnetic flux created being an axial flux for an electric machine axial flow).
  • a disc-shaped body is manufactured on one side and having notches, and on the other side, the magnet blocks.
  • the blocks of magnets are then placed in the notches provided for this purpose.
  • the adhesives used are thermosetting adhesives. Once injected, the rotor must then be heated to a very high temperature in an oven and subjected to a holding pressure, which represents a certain cost in terms of both material and energy. The mass production of glue-based rotors is therefore expensive. [0010] In addition, a layer of glue adds an additional link in the chain of dimensions, which complicates the design of the rotor and does not guarantee obtaining a difference of identical air gaps (which necessarily has a detrimental influence on magnetic performance).
  • the blocks of magnets are no longer separable from the body.
  • the glue therefore limits the possibilities of maintenance of the rotor, a defective magnet block cannot for example be replaced by a new magnet block.
  • the glue is not recyclable, once glued, the rotor or its elements are not either.
  • Glueless rotors have been proposed, as for example in the document FR3027468.
  • the slots are open radially outwards so that they do not surround the magnet blocks at the periphery of the rotor.
  • the magnet blocks are secured to the body by force-fitting a pre-stressed circular band surrounding the assembly consisting of the body and the magnet blocks.
  • the invention proposes a rotor for an axial-flux electric machine as defined in the introduction, in which it is provided that one of an internal face of the circular ring and an external face of each of the magnet blocks has a first recessed relief, the other having a complementary shape; and wherein the rotor comprises a plurality of means for maintaining each arranged between the body and one of the magnet blocks so as to constrain said magnet block against the circular ring with the circular ring and said magnet block nested at the level of said first recessed relief.
  • the rotor is assembled without glue or hooping.
  • the holding means in cooperation with the hollow circular ring, ensure the cohesion of the rotor.
  • the rotor according to the invention makes it possible to envisage the separation of the magnet blocks from the body and thus to facilitate the maintenance and the recycling of the rotor or only of certain of its elements.
  • the magnet blocks can perform small translations in radial directions.
  • the holding means then act as shock absorbers when the magnet blocks move towards the center of the rotor. The stresses that the magnet blocks undergo are thus reduced, which limits the risk of breakage and increases their longevity.
  • each of said holding means is arranged in a housing provided in the body, said housing comprising an opening designed to introduce said holding means into said housing, said opening having a size smaller than that of said holding means;
  • Said holding means are springs or clips or hoop pins
  • each of said holding means is clamped between an internal face of a magnet block and the body;
  • each of said holding means is eccentric with respect to the thickness of the body along the longitudinal axis;
  • each of said branches comprises two second recessed or projecting reliefs opposite each other and extending in length along a direction of extension of said branch, and each of said magnet blocks has two side faces each comprising a third relief of shape complementary to that of the second relief of the branch with which said side face is in contact;
  • each of said second reliefs has a depth or respectively a height, in the direction of the side face with which said second relief is in contact, increasing as it approaches the longitudinal axis;
  • each of said magnet blocks comprises a plurality of unitary magnets glued or hooped in a peripheral support;
  • - Said body is made of aluminium.
  • the invention also proposes a method for assembling a rotor as described above comprising the following steps:
  • the invention finally proposes a method for dismantling a rotor as described above comprising the following steps:
  • This dismantling process makes it possible, for example, to be able to separate one of the elements of the rotor in order to repair or replace it. In general, this dismantling process facilitates the maintenance of the rotor.
  • Figure 1 is a schematic view of a rotor according to the invention
  • Figure 2 is a schematic perspective view of part of the body of the rotor of Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic perspective view of a magnet block of the rotor of Figure 1;
  • Figure 4 is a schematic sectional view along the plane A-A of a peripheral portion of the rotor of Figure 1;
  • Figure 5 is a schematic sectional view of a peripheral portion of an alternative embodiment of a rotor according to the invention.
  • Figure 6 is a schematic perspective view of a means for holding the rotor of Figure 1 before its installation;
  • Figure 7 is a schematic perspective view of the holding means of Figure 6 after its establishment
  • Figure 8 is a schematic perspective view of a holding means of an alternative embodiment of a rotor according to the invention.
  • a rotor for an axial flux electric machine as represented in FIG. 1 and designated as a whole by the reference 1, generally has the shape of a disc centered around a longitudinal axis A1.
  • the rotor 1 more specifically has the shape of a flattened cylinder whose thickness, dimension along the longitudinal axis 1, is much lower than the diameter, dimension along a radial direction perpendicular to the longitudinal axis A1.
  • the longitudinal axis A1 here corresponds to the axis of rotation of the rotor 1 when the latter is rotating within an electrical machine.
  • the rotor 1 is secured by screws 2 to a flange 3 and to a motor shaft 4.
  • the rotor 1 is for example between two disc-shaped stators also centered around the longitudinal axis A1.
  • the electric machine comprising the rotor 1 and the stators then produces a torque.
  • the rotor 1 has two opposite circular faces. The distance between these two circular faces along the longitudinal axis A1 defines the thickness of the rotor 1.
  • the outer part of the rotor 1 is called the periphery, as opposed to its central part located at the level of the longitudinal axis A1.
  • the periphery of the rotor 1 corresponds to a circular periphery located at a distance from the longitudinal axis A1.
  • the rotor 1 comprises:
  • the body 10 comprises a hub 11 and a plurality of legs 12 extending from the hub 11.
  • the hub 11 constitutes the central part of the body 10 and has a central recess allowing the fixing of the flange 3 and of the motor shaft 4.
  • the branches 12 extend in substantially radial directions with respect to the longitudinal axis A1. As represented in the figures, the branches 12 become thinner in the direction of the periphery of the rotor 1.
  • the branches 12 are all identical and regularly distributed around the hub 11 so as to be separated in pairs by a space.
  • each pair of two adjacent branches 12 delimits a notch 13 of trapezoidal shape.
  • Two branches 12 are here adjacent when they are not separated by another branch.
  • the notch 13 is here radially open towards the periphery of the rotor 1.
  • the body 10 is preferably aluminum, which reduces the manufacturing costs of the rotor 1.
  • the use of an aluminum body 1, which is more fragile than a composite material body, is made possible by the fact that the magnet blocks 20 are not fixed to the arms 12. The arms 12 thus undergo virtually no radial stresses when the rotor 1 is in operation.
  • the body 10 is for example made by a stack of aluminum sheets with a thickness less than or equal to one millimeter.
  • the body 10 of the rotor 1 is made of another metallic material or of composite materials, for example composed of fibers embedded in a resin.
  • the magnet blocks 20 are distributed in the free spaces between the branches 12. Each magnet block 20 is arranged between two adjacent branches 12. Each magnet block 20 is thus arranged in a notch 13, the shape of the notches being adapted to the shape of the magnet blocks 20. A single magnet block 20 is arranged between each pair of adjacent branches 12.
  • the rotor 1 therefore comprises as many magnet blocks 20 as branches 12, for example 16 of each as in the example illustrated in FIG.
  • each magnet block 20 here has a generally trapezoidal shape.
  • Each magnet block 20 thus comprises two main faces of substantially trapezoidal shapes and two side faces 21 .
  • each side face 21 faces a branch 12.
  • Each magnet block 20 also comprises an internal face 22, facing, within the rotor 1, the hub 11.
  • each magnet block 20 comprises an outer face 23.
  • the outer face 23 is located on the periphery of the rotor 1 and generally has an arc-of-circle curvature.
  • each magnet block 20 comprises a plurality of unit magnets 25 inserted inside a peripheral support 26.
  • the unit magnets 25 are for example glued or shrunk in the peripheral support 26.
  • the lateral 21, internal 22 and external 23 faces of the blocks of magnets 20 are formed by the peripheral support 26.
  • the peripheral support 26 is made of a non-magnetic material, for example a polymer.
  • each magnet block 20 is clamped between two adjacent branches 12 by means of sliding connections, here of the groove-rib type, extending towards the periphery of the rotor 1.
  • each branch 12 comprises two second reliefs 14, recessed or projecting, opposite to each other and extending in length along a direction of extension of the branch 12, c ie towards the periphery of the rotor 1 .
  • Each magnet block 20 comprises for its part, at the level of each of its side faces 21, a third relief 24 of complementary shape to the second reliefs 14.
  • the third reliefs 24 are here formed in the support device 26.
  • each branch 12 carries on its two opposite sides (those located opposite the magnet blocks 20), two ribs whose profiles have rectangular sections (these ribs form the two second reliefs 14).
  • the two side faces 21 of each magnet block 20 each have a recessed groove designed to fit into the rib of the corresponding branch 12.
  • the legs 12 could include grooves and the magnet blocks 20 ribs.
  • the dimension of the second reliefs 14 and third reliefs 24 in a plane orthogonal to the longitudinal axis A1 that is to say here the depth of the ribs and the height of the grooves along the ortho-radial dimension of the rotor, gradually increases as it approaches the longitudinal axis A1.
  • This variation in size of the interlocking makes it possible to improve the holding of the magnet blocks 20 along the longitudinal axis A1 while limiting the risks of breakage of the branches 12.
  • the circular ring 30 has a generally annular shape. Circular ring 30 is placed on the periphery of rotor 1 .
  • the circular ring 30 surrounds the magnet blocks 20, and more specifically, the assembly formed by the body 10 and the magnet blocks 20.
  • the circular ring 30 is in contact by its internal face 31 with the external faces 23 of the magnet blocks 20.
  • the circular ring 30 is here aluminum.
  • Aluminum is indeed cheaper than the carbon fiber materials traditionally used for circular rings.
  • the use of a circular ring 30 made of aluminum is made possible in particular because, as described later, the installation of the circular ring 30 does not require shrinking.
  • the circular ring 30 is only in contact with the magnet blocks 20. This means that the circular ring 30 is not in contact with the body 10. For this, the blocks of magnet 20 protrude slightly from the notches 13 at the level of the periphery of the rotor 1. All the stress exerted by the ring circular 30 is thus applied to the magnet blocks 20 which improves their retention in the notches 13.
  • the circular ring 30 could come into contact with the magnet blocks 20 and the body 10.
  • the circular ring 30 is elastic. This means here that the circular ring 30 can deform slightly when the rotor turns, accelerates or decelerates suddenly.
  • the circular ring 30 is profiled in the sense that it has a cross section of invariable shape all along its contour. Its installation on the magnet blocks 20 is then facilitated.
  • the maintenance of the circular ring 30 on these magnet blocks is not achieved by force fitting or via the use of glue or attached fastening means. On the contrary, it is made by cooperation of geometric shapes.
  • the inner face 31 of the circular ring 30 or the outer faces 23 of the magnet blocks 20 have a first recessed relief 50.
  • the external faces 23 of the magnet blocks 20, or respectively the internal face 31 of the circular ring 30, have a shape complementary to the first recessed relief 50.
  • the internal face 31 of the circular ring 30 or the external faces 23 of the magnet blocks 20 are designed to be fitted into each other at the level of the first recessed relief 50.
  • each outer face 23 of the magnet blocks 20 has a first recessed relief 50, which is preferably identical on all the outer faces 23.
  • a complementary shape does not mean here that the face in question, that is to say the inner face 31 of the circular ring 30 or the outer face 23 of the magnet block 20, necessarily has a projecting relief of complementary shape to the first recessed relief 50, although this may be the case.
  • the face in question may have a straight rectilinear profile (without relief) while being designed to fit, by its dimensions, in the first recessed relief 50.
  • the first recessed relief 50 is located the inner face 31 of the circular ring 30 and the magnet block 20 has a relief of complementary shape.
  • the circular ring 30 comprises a groove whose concavity is oriented towards the blocks of magnets 20, that is to say towards the longitudinal axis A1.
  • the outer face 23 of the magnet block 20 is in contact with the bottom of the groove formed in the inner face 31 of the circular ring 30.
  • the first recessed relief 50 is located on the outer face 23 of the magnet block 20 and the circular ring 30 has a complementary shape.
  • the circular ring could include both a groove surrounding the outer face of the magnet block and a projecting rib designed to fit into a recess in the outer face of the magnet block.
  • a variant would correspond to a combination of the two examples illustrated in Figures 4 and 5.
  • the holding means 40 make it possible, in cooperation with the circular ring 30, to hold the magnet blocks 20 in the notches 13, that is to say to secure them to the body 10.
  • each holding means 40 is associated with a block of magnet 20 respective.
  • the rotor 1 therefore comprises as many holding means 40 as there are magnet blocks. Alternatively, several holding means could be provided per magnet block.
  • each holding means 40 is arranged between the body 10 and a magnet block 20. More specifically, each holding means 40 is here arranged between the hub 11, at the base of two adjacent branches 12, and the internal face 22 of the magnet block 20.
  • Each holding means 40 is arranged so as to constrain the associated magnet block 20 against the circular ring 30.
  • the holding means 40 makes it possible to hold the circular ring 30 and the magnet block 20 nested in the level of the first relief 50 hollow.
  • each holding means 40 is arranged so as to exert a force on this magnet block in a direction included in this radial plane of symmetry and oriented towards the periphery of the rotor 1.
  • the holding means 40 are here preferably prestressed. This means that they have undergone, at the time of their mounting on the body 10, an elastic deformation due to compression along a radial axis with respect to the longitudinal axis A1. The stresses they generate on the magnet blocks 20 therefore come from restoring forces.
  • the holding means 40 are preferably made in one piece.
  • the holding means 40 are for example made of metal.
  • the internal faces 22 of the magnet blocks 20 each comprise a recess designed to receive one end of the holding means 40.
  • the holding means 40 are, for example, springs, typically coil springs, or clips or hoop pins.
  • Leaf springs could also be used.
  • all the holding means 40 of the rotor 1 are of the same type.
  • the holding means 40 are clips.
  • the holding means 40 are more specifically circlips having essentially the shape of an open ring comprising, on either side of the opening, two orifices 41 designed to manipulate the holding means 40 using a specific tool (for example a circlip pliers).
  • the elastic deformation of the holding means 40 is here a reduction in the diameter of the clips, that is to say a reduction in the opening of the ring.
  • the holding means 40 are helical compression springs, the winding axis of the spirals corresponds to a radial direction.
  • the elastic deformation of the holding means 40 is here a reduction in the length of the springs.
  • the holding means are shrunk pins.
  • a pin is for example a conical or frustoconical part arranged in force by its end of smaller diameter between the body 10 and the magnet block 20.
  • the holding means are springs or clips, (or even pegs)
  • the latter can be positioned in housings 60 provided in body 10.
  • a housing 60 is here a recess, made in body 10, of which the dimensions are adapted to receive at least part of a holding means 40.
  • the housings 60 are provided in the body 10 and more specifically in the hub 11.
  • the housings 60 open out towards the blocks of magnets 20, at the level of an output oriented towards the periphery of the rotor 1, so that the holding means 40 can apply a stress on the blocks of magnets 20.
  • the housing 60 is located in the hub 11 and has the shape of a disc centered on an axis parallel to the longitudinal axis A1.
  • each housing 60 comprises, in addition to its output, an opening 61 specifically designed to introduce the holding means 40 into the housing 60.
  • the openings 61 are circular.
  • the openings 61 are provided in the hub 11 at one of the two circular faces of the rotor 1.
  • the opening 61 has a size smaller than that of the holding means 40.
  • the opening 61 has a size smaller than that of the housing 60 itself.
  • the elasticity of the holding means 40 is used here to compress it and introduce it through the opening 61. Once in the housing 60, the holding means 40 relaxes.
  • the housing 60 has the shape of a cylinder extending in a radial direction.
  • the housing 60 is then recessed in the outer face of the hub 11 which faces the associated magnet block.
  • the holding means 40 are eccentric with respect to the thickness of the body 10.
  • the holding means 40 are not located in the middle of the thickness of the body 10 but are closer of one of the two circular faces of the rotor 1. This positioning of the holding means 40 is particularly visible in FIG. 8.
  • the housings 60 themselves are eccentric with respect to the thickness of the body 10. Due to this eccentricity, each holding means 40 applies a force to the associated magnet block 20, which improves the holding of the magnet block 20 in the notch 13.
  • the assembly process comprises the following main steps: e1 - inserting the blocks of magnets 20 between the branches 12 (an anti-vibration seal or an elastic band, for example made of foam, being optionally bonded to the internal face 22 of the blocks of magnets 20 before their insertion between the branches 12; e2 - positioning of the circular ring 30 around the blocks of magnet 20; e3 - activation of the holding means 40 between the body 10 and the magnet blocks 20 so as to constrain the magnet blocks 20 against the circular ring 30.
  • the first embodiment of the assembly method is illustrated in FIGS. 6 and 7.
  • the circular ring 30 has a recessed groove in its inner face and the holding means 40 are clips.
  • This first embodiment is characterized in that the holding means 40 are put in place after the circular ring 30 has been put in place around the magnet blocks 20.
  • the magnet blocks 20 are assembled by gluing or shrinking the unit magnets 25 into the peripheral support 26.
  • the blocks of magnets 20 are inserted between the branches 12 of the body 10 in substantially radial directions.
  • the insertion is guided by the sliding links between the branches 12 and the side faces 21 of the magnet blocks 20.
  • the magnet blocks 20 are inserted until their internal faces 22 are in contact with the hub 11.
  • the circular ring 30 can be installed without forcing, typically without shrinking.
  • the circular ring 30 is here slightly wider than the periphery of the magnet blocks 20 when the latter are pressed against the hub 11 of the body 10. In this configuration, a clearance between the periphery of the magnet blocks 20 and the circular ring 30 makes it possible to put the latter in place easily. It is only during the activation step e3 of the holding means 40 that the magnet blocks 20 come into contact with the circular ring 30.
  • the circular ring 30 is thus here removable, in particular with respect to the body 10, in the sense that the latter is adapted to be mounted in a reversible manner around the magnet blocks 20.
  • the activation step e3 here comprises the following sub-steps:
  • the tool is for example designed to grab a clip at the level of two orifices 41. By bringing these two orifices 41 closer together, the diameter of the clip decreases, which makes it possible to position it in the housing 60. By removing the tool, the clip relaxes and comes into abutment against the internal face 23 of the magnet block 20.
  • the magnet blocks 20 fit together with the circular ring 30 at the level of the recessed relief 50, whether the latter is provided on the circular ring 30 as in the figure 5 or that it is provided on the outer faces 23 of the magnet blocks 20 as in Figure 4.
  • FIG 8. A second embodiment of the assembly method is illustrated in Figure 8.
  • the holding means 40 are springs.
  • This second embodiment differs from the first embodiment in that the holding means 40 are positioned in the housings 60 before the magnet blocks 20 are put in place.
  • the assembly method according to this second embodiment comprises a preliminary step of placing the holding means 40 on the body 10.
  • the magnet blocks 20 are compressed against the hub 11 (the springs are therefore also compressed). This allows, as in the first embodiment, to set up the circular ring 30 without forcing thanks to a clearance between the periphery of the magnet blocks 20 and the circular ring 30.
  • the activation step e3 of the holding means 40 then consists in releasing the compression of the magnet blocks 20 so that the holding means 40 can relax.
  • the deactivation step e4 comprises the following sub-steps:
  • the magnet blocks 20 can then be brought closer to the body 10, typically until the internal faces 23 are in contact with the hub 11, to produce play between the periphery of the magnet blocks 20 and the circular ring 30. During the step e5 of removing the circular ring 30, the latter can then be removed without difficulty.
  • the deactivation step e4 comprises the compression of the blocks of magnets 20, and therefore of the holding means 40, against the body 10 towards the longitudinal axis A1 to produce the game mentioned above.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

L'invention concerne rotor (1) comprenant : - un corps (10) comprenant un moyeu (11) à partir duquel s'étendent une pluralité de branches (12); - une pluralité de blocs d'aimant (20) disposés entre les branches (12); - une bague circulaire (30) disposée en périphérie du rotor, caractérisé en ce que : - l'une parmi une face interne de la bague circulaire et une face externe de chacun des blocs d'aimant présente un premier relief en creux, l'autre présentant une forme complémentaire; - le rotor comprend une pluralité de moyens de maintien (40) chacun agencé entre le corps et un bloc d'aimant de manière à contraindre ledit bloc d'aimant contre la bague circulaire avec la bague circulaire et ledit bloc d'aimant emboités au niveau dudit premier relief en creux.

Description

TITRE DE L’INVENTION : ROTOR POUR MACHINE ELECTRIQUE A FLUX AXIAL, DES PROCÉDÉS
D’ASSEMBLAGE ET DE DEMONTAGE D’UN TEL ROTOR
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[0001] La présente invention concerne de manière générale le domaine des machines électriques à flux axial.
[0002] Elle concerne plus particulièrement un rotor pour machine électrique à flux axial, ledit rotor présentant une forme de disque centré autour d’un axe longitudinal et comprenant :
- un corps comprenant un moyeu à partir duquel s’étendent une pluralité de branches ;
- une pluralité de blocs d’aimant, chaque bloc d’aimant étant disposé entre deux branches adjacentes ;
- une bague circulaire disposée en périphérie du rotor et entourant les blocs d’aimant. [0003] L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans les moteurs électriques pour véhicule automobile électrique ou hybride.
[0004] Elle concerne également des procédés d’assemblage et de démontage d’un tel rotor.
ETAT DE LA TECHNIQUE [0005] Une machine électrique à flux axial comprend généralement deux stators et un rotor, des entrefers séparant ces deux types d’éléments. Le rotor porte une série d'aimants permanents ou blocs d’aimant, tandis qu'une série de bobines est portée par les stators.
[0006] Quand les bobines sont alimentées par un courant électrique, le rotor, qui est solidarisé à l'arbre de sortie du moteur, est soumis à un couple résultant du champ magnétique (le flux magnétique créé étant un flux axial pour une machine électrique à flux axial).
[0007] Classiquement, pour assembler un tel rotor, on fabrique d’un côté un corps en forme de disque et présentant des encoches, et d’un autre côté, les blocs d’aimant. Les blocs d’aimants sont ensuite mis en place dans les encoches prévues à cet effet.
[0008] Pour solidariser les blocs d’aimant au corps, ils sont classiquement collés à ce dernier. L’utilisation de colle présente cependant plusieurs inconvénients.
[0009] Tour d’abord, les colles utilisées sont des colles thermodurcissables. Une fois injectée, le rotor doit alors être chauffé à très haute température dans un four et soumis à une pression de maintien, ce qui représente un coût certain tant matériel qu’énergétique. La fabrication en série de rotors à base de colle est donc coûteuse. [0010] En outre, une couche de colle rajoute un maillon supplémentaire dans la chaîne de cotes, ce qui complexifie la conception du rotor et ne garantit pas l’obtention d’écart d’entrefers identiques (ce qui a nécessairement une influence néfaste sur les performances magnétiques).
[0011] De plus, une fois collés, les blocs d’aimants ne sont plus dissociables du corps. La colle limite donc les possibilités de maintenance du rotor, un bloc d’aimant défectueux ne pouvant par exemple pas être remplacé par un bloc d’aimant neuf. La colle n’étant pas recyclable, une fois collés, le rotor ou ses éléments ne le sont pas non plus.
[0012] Des rotors sans colle ont été proposés, comme par exemple dans le document FR3027468. Dans ces rotors, les encoches sont ouvertes radialement vers l’extérieur de telle sorte qu’elles n’entourent pas les blocs d’aimant en périphérie du rotor. Les blocs d’aimants sont solidarisés au corps par la mise en place, en force, d’une frette circulaire précontrainte entourant l’ensemble constitué du corps et des blocs d’aimant.
[0013] La mise en place d’une frette est toutefois complexe car elle requiert une grande précision tant au niveau de la fabrication des pièces que de l’application de la force par une presse spécifique pour mettre la frette en place. Comme la colle, cette solution reste donc difficile à industrialiser.
[0014] De plus, une fois la frette mise en place, le rotor n’est plus démontable (ou très difficilement), ce qui limite une fois encore les possibilités de maintenance ou de recyclage des pièces.
PRESENTATION DE L'INVENTION
[0015] Dans ce contexte, on propose selon l’invention un rotor pour machine électrique à flux axial tel que défini dans l’introduction, dans lequel il est prévu que l’un parmi une face interne de la bague circulaire et une face externe de chacun des blocs d’aimant présente un premier relief en creux, l’autre présentant une forme complémentaire ; et dans lequel le rotor comprend une pluralité de moyens de maintien chacun agencé entre le corps et un des blocs d’aimant de manière à contraindre ledit bloc d’aimant contre la bague circulaire avec la bague circulaire et ledit bloc d’aimant emboîtés au niveau dudit premier relief en creux.
[0016] Ainsi, grâce à l’invention, le rotor est assemblé sans colle ni frettage. Les moyens de maintien, en coopération avec la bague circulaire creuse, assurent la cohésion du rotor.
[0017] Ne pas fixer les blocs d’aimant au corps par collage ou par frettage permet de se passer de machines spécifiques et ainsi de réduire les coûts de fabrication. Cela simplifie également la fabrication en série du rotor en supprimant des étapes complexes telles que le chauffage à haute température ou le frettage.
[0018] En outre, le rotor selon l’invention permet d’envisager la séparation des blocs d’aimant du corps et ainsi de faciliter la maintenance et le recyclage du rotor ou uniquement de certains de ses éléments.
[0019] Qui plus est, dans un mode de réalisation préféré, les blocs d’aimant peuvent effectuer de petites translations dans des directions radiales. Les moyens de maintien jouent alors le rôle d’amortisseurs lorsque les blocs d’aimant se déplacement vers le centre du rotor. Les contraintes que les blocs d’aimant subissent sont ainsi réduites ce qui permet limiter les risques de cassure et d’augmenter leur longévité.
[0020] D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du rotor conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- lesdits moyens de maintien sont amovibles ;
- ladite bague circulaire est élastique ;
- chacun desdits moyens de maintien est disposé dans un logement prévu dans le corps, ledit logement comprenant une ouverture conçue pour introduire ledit moyen de maintien dans ledit logement, ladite ouverture présentant une taille inférieure à celle dudit moyen de maintien ;
- lesdits moyens de maintien sont des ressorts ou des clips ou des piges frettées ;
- chacun desdits moyens de maintien est enserré entre une face interne d’un bloc d’aimant et le corps ;
- chacun desdits moyens de maintien est excentré par rapport à l’épaisseur du corps selon l’axe longitudinal ;
- chacune desdites branches comprend deux seconds reliefs en creux ou en saillie opposés l’un à l’autre et s’étendant en longueur selon une direction d’extension de ladite branche, et chacun desdits blocs d’aimant présente deux faces latérales comprenant chacune un troisième relief de forme complémentaire à celle du second relief de la branche avec laquelle ladite face latérale est en contact ;
- chacun desdits seconds reliefs présente une profondeur ou respectivement une hauteur, en direction de la face latérale avec laquelle ledit second relief est en contact, croissante en se rapprochant de l’axe longitudinal ;
- chacun desdits blocs d’aimant comprend une pluralité d’aimants unitaires collés ou frettés dans un support périphérique ;
- il est prévu des moyens antivibratoires entre chaque bloc d’aimant et le moyeu ;
- ledit corps est en aluminium.
[0021 ] L’invention propose également un procédé d’assemblage d’un rotor tel que décrit ci-dessus comprenant les étapes suivantes :
- insertion des blocs d’aimants entre les branches ;
- mise en place de la bague circulaire autour des blocs d’aimant ;
- activation des moyens de maintien entre le corps et les blocs d’aimant de manière à contraindre les blocs d’aimant contre la bague circulaire.
[0022] Ce procédé d’assemblage permet d’assembler le rotor sans frettage ni collage. En effet, avant la mise en place des moyens de maintien, les blocs d’aimant sont légèrement plus proches du corps, ce qui laisse un jeu suffisant pour mettre sans efforts la bague circulaire en place.
[0023] L’invention propose enfin un procédé de démontage d’un rotor tel que décrit ci-dessus comprenant les étapes suivantes :
- désactivation des moyens de maintien de manière séparer les blocs d’aimant de la bague circulaire ;
- retrait de la bague circulaire de la périphérie des blocs d’aimant ;
- retrait d’au moins un des blocs d’aimant d’entre les branches.
[0024] Ce procédé de démontage permet par exemple de pouvoir séparer un des éléments du rotor dans le but de le réparer ou de le remplacer. De façon générale, ce procédé de démontage facilite la maintenance du rotor.
[0025] Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
[0026] La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
[0027] Sur les dessins annexés :
[0028] Figure 1 est une vue schématique d’un rotor selon l’invention ;
[0029] Figure 2 est une vue schématique en perspective d’une partie du corps du rotor de la figure 1 ;
[0030] Figure 3 est une vue schématique en perspective d’un bloc d’aimant du rotor de la figure 1 ;
[0031 ] Figure 4 est une vue schématique en coupe selon le plan A-A d’une portion périphérique du rotor de la figure 1 ;
[0032] Figure 5 est une vue schématique en coupe d’une portion périphérique d’une variante de réalisation d’un rotor selon l’invention ;
[0033] Figure 6 est une vue schématique en perspective d’un moyen de maintien du rotor de la figure 1 avant sa mise en place ;
[0034] Figure 7 est une vue schématique en perspective du moyen de maintien de la figure 6 après sa mise en place ;
[0035] Figure 8 est une vue schématique en perspective d’un moyen de maintien d’une variante de réalisation d’un rotor selon l’invention.
[0036] Un rotor pour machine électrique à flux axial selon l’invention, tel que représenté à la figure 1 et désigné dans son ensemble par la référence 1 , présente globalement une forme de disque centré autour d’un axe longitudinal A1. Ici, le rotor 1 présente plus spécifiquement une forme de cylindre aplati dont la l’épaisseur, dimension selon l’axe longitudinal 1 , est très inférieure au diamètre, dimension selon une direction radiale perpendiculaire l’axe longitudinal A1. L’axe longitudinal A1 correspond ici à l’axe de rotation du rotor 1 lorsque celui-ci est en rotation au sein d’une machine électrique.
[0037] Sur la figure 1 , le rotor 1 est solidarisé par des vis 2 à une bride 3 et à un arbre moteur 4. Le rotor 1 est par exemple compris entre deux stators en forme de disques également centrés autour de l’axe longitudinal A1. Lorsque les stators mettent le rotor 1 en rotation, ce dernier entraîne l’arbre moteur 4. La machine électrique comprenant le rotor 1 et les stators produit alors un couple. [0038] Le rotor 1 présente deux faces circulaires opposées. La distance entre ces deux faces circulaires selon l’axe longitudinal A1 définit l’épaisseur du rotor 1 . [0039] Par la suite, on appelle périphérie du rotor 1 sa partie extérieure, par opposition à sa partie centrale située au niveau de l’axe longitudinal A1. Ainsi, la périphérie du rotor 1 correspond à un pourtour circulaire située à distance de l’axe longitudinal A1 .
[0040] Comme le montre la figure 1 , le rotor 1 comprend :
- un corps 10 ;
- une pluralité de blocs d’aimant 20 disposés en périphérie du corps 10 ;
- une bague circulaire 30 entourant les blocs d’aimant 20, la bague circulaire 30 et les blocs d’aimant 20 étant emboîtés au niveau d’un premier relief 50 en creux (non visibles sur la figure 1 ) ;
- une pluralité de moyens de maintien 40 des blocs d’aimant 20 (non visibles sur la figure 1 ).
[0041] Le corps 10 comprend un moyeu 11 et une pluralité de branches 12 s’étendant à partir du moyeu 11 . Le moyeu 11 constitue la partie centrale du corps 10 et présente un évidement central permettant la fixation de la bride 3 et de l’arbre moteur 4. Ici, les branches 12 s’étendent selon des directions sensiblement radiales par rapport à l’axe longitudinal A1. Telles que représentées sur les figures, les branches 12 s’affinent en direction de la périphérie du rotor 1 .
[0042] Les branches 12 sont toutes identiques et régulièrement réparties autour du moyeu 11 de façon à être séparées deux à deux par un espace.
[0043] Comme cela apparaît bien sur la figure 2, chaque paire de deux branches adjacentes 12 délimite une encoche 13 de forme trapézoïdale. Deux branches 12 sont ici adjacentes lorsqu’elles ne sont pas séparées pas une autre branche. L’encoche 13 est ici radialement ouverte vers la périphérie du rotor 1.
[0044] Ici, le corps 10 est de préférence en aluminium, ce qui permet de réduire les coûts de fabrication du rotor 1 . Comme cela est décrit ultérieurement, l’utilisation d’un corps 1 en aluminium, plus fragile qu’un corps en matériau composite, est rendue possible par le fait que les blocs d’aimant 20 ne sont pas fixés aux branches 12. Les branches 12 ne subissent ainsi quasiment aucunes contraintes radiales lorsque le rotor 1 est en fonctionnement.
[0045] Le corps 10 est par exemple réalisé par un empilage de tôles d’aluminium d’une épaisseur inférieure ou égale au millimètre. En variante, on peut prévoir que le corps 10 du rotor 1 soit réalisé dans un autre matériau métallique ou en matériaux composites par exemple composés de fibres noyées dans une résine.
[0046] Les blocs d’aimant 20 sont répartis dans les espaces libres entre les branches 12. Chaque bloc d’aimant 20 est disposé entre deux branches 12 adjacentes. Chaque bloc d’aimant 20 est ainsi disposé dans une encoche 13, la forme des encoches étant adaptée à la forme de blocs d’aimant 20. Un seul bloc d’aimant 20 est disposé entre chaque paire de branches 12 adjacentes. Le rotor 1 comprend donc autant de blocs d’aimant 20 que de branches 12, par exemple 16 de chaque comme dans l’exemple illustré sur la figure 1 .
[0047] Comme cela ressort plus particulièrement de la figure 3, chaque bloc d’aimant 20 présente ici une forme globalement trapézoïdale. Chaque bloc d’aimant 20 comprend ainsi deux faces principales de formes sensiblement trapézoïdales et deux faces latérales 21 . Au sein du rotor 1 , chaque face latérale 21 fait face à une branche 12. Chaque bloc d’aimant 20 comprend aussi une face interne 22, faisant face, au sein du rotor 1 , au moyeu 11. Enfin, chaque bloc d’aimant 20 comprend une face externe 23. La face externe 23 est située en périphérie du rotor 1 et présente globalement une courbure en arc-de-cercle.
[0048] Ici, comme cela ressort particulièrement de la figure 3, chaque bloc d’aimant 20 comprend une pluralité d’aimants unitaires 25 insérés à l’intérieur d’un support périphérique 26. Les aimants unitaires 25 sont par exemple collés ou frettés dans le support périphérique 26. Dans ce cas, les faces latérales 21 , internes 22 et externes 23 des blocs d’aimants 20 sont formées par le support périphérique 26. Le support périphérique 26 est réalisé dans un matériau amagnétique, par exemple en polymère.
[0049] Pour assurer le maintien des blocs d’aimant 20 dans le corps 10 selon l’axe longitudinal A1 , chaque bloc d’aimant 20 est enserré entre deux branches 12 adjacentes au moyen de liaisons glissières, ici de type rainure-nervure, s’étendant vers la périphérie du rotor 1 .
[0050] Pour réaliser des liaisons glissières, chaque branche 12 comprend deux seconds reliefs 14, en creux ou en saillie, opposés l’un à l’autre et s’étendant en longueur selon une direction d’extension de le branche 12, c’est-à-dire vers la périphérie du rotor 1 . Chaque bloc d’aimant 20 comprend quant à lui, au niveau de chacune de ses face latérales 21 , un troisième relief 24 de forme complémentaire aux seconds reliefs 14. Les troisièmes reliefs 24 sont ici formés dans le support périphérique 26.
[0051] Ici, pour chaque branche 12, les seconds reliefs 14 sont du même type. [0052] En pratique, comme le montre bien la figure 2, chaque branche 12 porte sur ses deux côtés opposés (ceux situés en regard des blocs d’aimant 20), deux nervures dont les profils présentent des sections rectangulaires (ces nervures forment les deux seconds reliefs 14). En correspondance, comme le montre la figure 3, les deux faces latérales 21 de chaque bloc d’aimant 20 présentent chacune une rainure en creux conçue pour s’insérer dans la nervure de la branche 12 correspondante. En variante, les branches 12 pourraient comprendre des rainures et les blocs d’aimant 20 des nervures.
[0053] Avantageusement, prévoir les nervures sur les branches 12 et les rainures sur les blocs d’aimant 20 permet de renforcer les branches 12.
[0054] Comme le montrent les figures 2 et 3, la dimension des seconds reliefs 14 et des troisièmes reliefs 24 dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal A1 , c’est-à- dire ici la profondeur des nervures et la hauteur des rainures selon la dimension ortho-radiale du rotor, augmente progressivement en se rapprochant de l’axe longitudinal A1. Cette variation de taille de l’emboitement permet d’améliorer la tenue des blocs d’aimant 20 selon l’axe longitudinal A1 tout en limitant les risques de cassure des branches 12.
[0055] Comme représenté sur la figure 1 , la bague circulaire 30 présente une forme globalement annulaire. La bague circulaire 30 est disposée en périphérie du rotor 1 . La bague circulaire 30 entoure les blocs d’aimant 20, et plus spécifiquement, l’ensemble formé par le corps 10 et les blocs d’aimant 20. La bague circulaire 30 est en contact par sa face interne 31 avec les faces externes 23 des blocs d’aimant 20.
[0056] La bague circulaire 30 est ici en aluminium. L’aluminium est en effet moins cher que les matériaux en fibre de carbone classiquement utilisés pour les bagues circulaires. L’utilisation d’une bague circulaire 30 en aluminium est notamment rendue possible car, comme cela est décrit ultérieurement, la mise en place de la bague circulaire 30 ne requiert pas de frettage.
[0057] De plus, il est ici prévu que la bague circulaire 30 soit uniquement au contact des blocs d’aimant 20. Cela signifie que la bague circulaire 30 n’est pas au contact du corps 10. Pour cela, les blocs d’aimant 20 dépassent légèrement des encoches 13 au niveau de la périphérie du rotor 1. Toute la contrainte exercée par la bague circulaire 30 est ainsi appliquée aux blocs d’aimant 20 ce qui améliore leur maintien dans les encoches 13.
[0058] En variante, la bague circulaire 30 pourrait venir au contact des blocs d’aimant 20 et du corps 10.
[0059] Ici, la bague circulaire 30 est élastique. Cela signifie ici que la bague circulaire 30 peut légèrement se déformer lorsque le rotor tourne, accélère ou décélère brutalement.
[0060] De façon préférentielle, la bague circulaire 30 est profilée en ce sens qu’elle présente une section transversale de forme invariable tout le long de son contour. Sa mise en place sur les blocs d’aimant 20 s’en trouve alors facilitée.
[0061] Le maintien de la bague circulaire 30 sur ces blocs d’aimant n’est pas réalisé par un montage en force ou via l’emploi de colle ou de moyens de fixation rapportés. Au contraire, il est réalisé par coopération de formes géométriques. [0062] Ici, la face interne 31 de la bague circulaire 30 ou les faces externes 23 des blocs d’aimant 20 présentent un premier relief 50 en creux. Les faces externes 23 des blocs d’aimant 20, ou respectivement la face interne 31 de la bague circulaire 30, présentent une forme complémentaire au premier relief 50 en creux. Ainsi la face interne 31 de la bague circulaire 30 ou les faces externes 23 des blocs d’aimant 20 sont conçues pour être emboîtées les unes dans les autres au niveau du premier relief 50 en creux.
[0063] Lorsque les faces externes 23 des blocs d’aimant 20 présentent un premier relief 50 en creux, cela signifie alors que chaque face externe 23 présente un premier relief 50 en creux, qui est de préférence identique sur toutes les faces externes 23.
[0064] De façon générale, une forme complémentaire ne signifie pas ici que la face en question, c’est-à-dire la face interne 31 de la bague circulaire 30 ou la face externe 23 du bloc d’aimant 20, présente nécessairement un relief en saillie de forme complémentaire au premier relief 50 en creux, bien cela puisse être le cas. Comme cela apparaît dans les exemples illustrés sur les figures 4 et 5, la face en question peut présenter un profil rectiligne droit (sans relief) tout en étant conçue pour s’emboîter, par ses dimensions, dans le premier relief 50 en creux.
[0065] Dans l’exemple illustré sur la figure 4, le premier relief en creux 50 est localisé la face interne 31 de la bague circulaire 30 et le bloc d’aimant 20 présente un relief de forme complémentaire. Ce cas est celui du rotor 1 représenté en figure 1 . Ici, la bague circulaire 30 comprend une gorge dont la concavité est orientée vers les blocs d’aimants 20, c’est-à-dire vers l’axe longitudinal A1 . Dans ce cas, la face externe 23 du bloc d’aimant 20 est au contact avec le fond de la gorge formée dans la face interne 31 de la bague circulaire 30.
[0066] Dans l’exemple illustré sur la figure 5, le premier relief en creux 50 est localisé sur la face externe 23 du bloc d’aimant 20 et la bague circulaire 30 présente une forme complémentaire. Toutefois, on peut prévoir que la bague circulaire 30 présente une hauteur selon l’axe longitudinale A1 supérieure à celle du premier relief 50 en creux (la taille de la face interne 31 ne correspond alors pas à celle du premier relief 50) et que la face interne 31 de la bague circulaire 30 présente une nervure en saillie de forme complémentaire au premier relief 50 en creux prévu dans la face externe 23 du bloc d’aimant 20.
[0067] En variante, la bague circulaire pourrait comprendre à la fois une gorge entourant la face externe du bloc d’aimant et une nervure en saillie conçue pour s’emboîter dans un renfoncement de la face externe du bloc d’aimant. Une telle variante correspondrait à une combinaison des deux exemples illustrés en figures 4 et 5.
[0068] Les moyens de maintien 40 permettent, en coopération avec la bague circulaire 30, de maintenir les blocs d’aimant 20 dans les encoches 13, c’est-à-dire de les solidariser au corps 10.
[0069] Ici, comme le montre la figure 1 , chaque moyen de maintien 40 est associé avec un bloc d’aimant 20 respectif. En d’autres termes, il est ici prévu un moyen de maintien 40 par bloc d’aimant 20. Le rotor 1 comprend donc autant de moyens de maintien 40 que de bloc d’aimant. En variante, on pourrait prévoir plusieurs moyens de maintien par bloc d’aimant.
[0070] On observe bien, sur la figure 7 ou 8, que chaque moyen de maintien 40 est agencé entre le corps 10 et un bloc d’aimant 20. Plus spécifiquement, chaque moyen de maintient 40 est ici agencé entre le moyeu 11 , à la base de deux branches 12 adjacentes, et la face interne 22 du bloc d’aimant 20.
[0071] Chaque moyen de maintien 40 est agencé de manière à contraindre le bloc d’aimant 20 associé contre la bague circulaire 30. Ainsi, le moyen de maintien 40 permet de maintenir la bague circulaire 30 et le bloc d’aimant 20 emboîtés au niveau du premier relief 50 en creux.
[0072] Ici, si on considère le plan de symétrie radial d’un bloc d’aimant 30 (comprenant l’axe longitudinal A1 ), chaque moyen de maintien 40 est disposé de façon à exercer une force sur ce bloc d’aimant dans une direction comprise dans ce plan de symétrie radial et orientée vers la périphérie du rotor 1 .
[0073] Pour générer ces forces, les moyens de maintien 40 sont ici préférentiellement précontraints. Cela signifie qu’ils ont subits, au moment de leur montage sur le corps 10, une déformation élastique due à une compression selon un axe radial par rapport à l’axe longitudinal A1 . Les contraintes qu’ils génèrent sur les blocs d’aimant 20 proviennent donc de forces de rappel. Pour plus de fiabilité, les moyens de maintien 40 sont de préférence réalisés d’un seul tenant. Les moyens de maintien 40 sont par exemple en métal.
[0074] Grâce à l’élasticité des moyens de maintien 40 et de la bague circulaire 30, lorsque le rotor 1 est en fonctionnement et que des forces radiales, dirigées vers le centre ou la périphérie du rotor 1 , s’exercent sur les blocs d’aimant 20, ces derniers peuvent effectuer de petits déplacements, tout en étant tenus en permanence de part et d’autre. La coopération des moyens de maintien 40 et de la bague circulaire 30 permet d’amortir ces déplacements. Cette liberté de mouvement concédée aux blocs d’aimant 20 permet de limiter les à-coups en phase d’accélération et en phase de décélération et ainsi de limiter les risques de cassure des blocs d’aimant 20. [0075] Les moyens de maintien 40 sont ici amovibles. Cela signifie que les moyens de maintien 40 peuvent être désolidarisés du rotor 1 , par exemple à l’aide d’un outil spécifique, tout en laissant les blocs d’aimants 20 dans les encoches 13. Des moyens de maintien 40 amovibles offrent de nombreuses possibilités de maintenance, par exemple en permettant un démontage du rotor 1 avec une réutilisation de ses éléments.
[0076] De préférence, les faces internes 22 des blocs d’aimant 20 comprennent chacune un renfoncement conçu pour recevoir une extrémité du moyen de maintien 40.
[0077] Ici, les moyens de maintien 40 sont par exemples des ressorts, typiquement des ressorts hélicoïdaux, ou des clips ou des piges frettées. Des lames ressort pourraient aussi être employées. De préférence, tous les moyens de maintien 40 du rotor 1 sont du même type.
[0078] Dans un premier mode de réalisation du rotor 1 , présenté sur les figures 1 , 6 et 7, les moyens de maintien 40 sont des clips. Comme représenté en figure 6, les moyens de maintien 40 sont plus spécifiquement des circlips présentant essentiellement la forme d’un anneau ouvert comprenant, de part et d’autre de l’ouverture, deux orifices 41 conçus pour manipuler le moyen de maintien 40 à l’aide d’un outil spécifique (par exemple une pince à circlip). La déformation élastique des moyens de maintien 40 est ici une réduction du diamètre des clips, c’est-à-dire une réduction de l’ouverture de l’anneau.
[0079] Dans un deuxième mode de réalisation du rotor 1 , représenté sur la figure 8, les moyens de maintien 40 sont des ressorts hélicoïdaux de compression dont l’axe d’enroulement des spirales correspond à une direction radiale. La déformation élastique des moyens de maintien 40 est ici une réduction de la longueur des ressorts.
[0080] Dans un troisième mode de réalisation (non-représenté), les moyens de maintien sont des piges frettées. Une pige est par exemple une pièce conique ou tronconique agencée en force par son extrémité de plus faible diamètre entre corps 10 et le bloc d’aimant 20. En insérant la pige entre le moyeu 11 et la face interne 23 d’un bloc d’aimant 20, le bloc d’aimant 20 est progressivement contraint contre la bague circulaire 30. La déformation élastique des moyens de maintien 40 est ici une légère compression du volume de la pige.
[0081] Lorsque les moyens de maintient sont des ressorts ou des clips, (voire des piges) ces derniers peuvent être positionnés dans des logements 60 prévus dans le corps 10. Un logement 60 est ici un évidement, réalisé dans le corps 10, dont les dimensions sont adaptées à recevoir au moins une partie d’un moyen de maintien 40. Les logements 60 sont prévus dans le corps 10 et plus spécifiquement dans le moyeu 11. Les logements 60 débouchent vers les blocs d’aimants 20, au niveau d’une sortie orientée vers la périphérie du rotor 1 , pour que les moyens de maintien 40 puissent appliquer une contrainte sur les blocs d’aimants 20.
[0082] Dans le premier mode de réalisation, comme représenté aux figures 6 et 7, le logement 60 est situé dans le moyeu 11 et présente une forme de disque centré sur un axe parallèle à l’axe longitudinal A1 .
[0083] Dans le premier mode de réalisation, représenté sur les figures 6 et 7, chaque logement 60 comprend, en plus de sa sortie, une ouverture 61 spécifiquement conçue pour introduire le moyen de maintien 40 dans le logement 60. Comme le montrent les figures 6 et 7, les ouvertures 61 sont circulaires. Les ouvertures 61 sont prévues dans le moyeu 11 au niveau d’une des deux faces circulaires du rotor 1. Pour empêcher le moyen de maintien 40 de sortir du logement 60 de manière imprévisible, l’ouverture 61 présente une taille inférieure à celle du moyen de maintien 40. En d’autres termes, l’ouverture 61 présente une taille inférieure à celle du logement 60 lui-même. On utilise ici l’élasticité du moyen de maintient 40 pour le comprimer et l’introduire par l’ouverture 61. Une fois dans le logement 60, le moyen de maintien 40 se détend.
[0084] Dans le cas du deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 8, le logement 60 présente la forme d’un cylindre s’étendant selon une direction radiale. Le logement 60 est alors en creux dans la face externe du moyeu 11 qui est en regard du bloc d’aimant associé. Dans une variante non représentée, on peut prévoir que le logement 60 du ressort comprenne en outre une ouverture de forme rectangulaire permettant une insertion latérale du ressort lorsque ce dernier est comprimé.
[0085] Ici, les moyens de maintien 40 sont excentrés par rapport à l’épaisseur du corps 10. En d’autres termes, les moyens de maintien 40 ne sont pas situés au milieu de l’épaisseur du corps 10 mais sont plus proches d’une des deux faces circulaires du rotor 1. Ce positionnement des moyens de maintien 40 est particulièrement visible sur la figure 8. Ici, les logements 60 eux-mêmes sont excentrés par rapport à l’épaisseur du corps 10. Du fait de cette excentricité, chaque moyen de maintien 40 applique un effort sur le bloc d’aimant 20 associé, ce qui améliore la tenue du bloc d’aimant 20 dans l’encoche 13.
[0086] On décrit maintenant en référence aux figures 6 à 8 deux modes de réalisation d’un procédé d’assemblage du rotor 1 .
[0087] Dans ces deux modes de réalisation, le procédé d’assemble comprend les étapes principales suivantes : e1 - insertion des blocs d’aimants 20 entre les branches 12 (un joint anti-vibration ou un ruban élastique, par exemple en mousse, étant optionnellement collé sur la face interne 22 des blocs d’aimants 20 avant leur insertion entre les branches 12 ; e2 - mise en place de la bague circulaire 30 autour des blocs d’aimant 20 ; e3 - activation des moyens de maintien 40 entre le corps 10 et les blocs d’aimant 20 de manière à contraindre les blocs d’aimant 20 contre la bague circulaire 30. [0088] Le premier mode de réalisation du procédé d’assemblage est illustré aux figures 6 et 7. Dans ce premier mode de réalisation, la bague circulaire 30 présente une gorge en creux dans sa face interne et les moyens de maintien 40 sont des clips. [0089] Ce premier mode de réalisation est caractérisé par le fait que les moyens de maintien 40 sont mis en place après la mise en place de la bague circulaire 30 autour des blocs d’aimant 20.
[0090] Lors d’une étape préliminaire les blocs d’aimant 20 sont assemblés en collant ou frettant les aimants unitaires 25 dans le support périphérique 26.
[0091] Ensuite, lors de l’étape d’insertion e1 , les blocs d’aimants 20 sont insérés entre les branches 12 du corps 10 selon des directions sensiblement radiales. L’insertion est guidée par les liaisons glissières entre les branches 12 et les faces latérales 21 des blocs d’aimant 20. Les blocs d’aimant 20 sont insérés jusqu’à ce que leurs faces internes 22 soient en contact avec le moyeu 11 .
[0092] Ainsi, à l’étape suivante de mise en place e2, la bague circulaire 30 peut être mise en place sans forcer, typiquement sans frettage. En effet, la bague circulaire 30 est ici légèrement plus large que le pourtour des blocs d’aimant 20 lorsque ces derniers sont plaqués contre le moyeu 11 du corps 10. Dans cette configuration, un jeu entre le pourtour des blocs d’aimant 20 et la bague circulaire 30 permet de mettre en place cette dernière facilement. Ce n’est que lors de l’étape d’activation e3 des moyens de maintien 40 que les blocs d’aimant 20 rentrent en contact avec la bague circulaire 30.
[0093] La bague circulaire 30 est ainsi ici amovible, notamment par rapport au corps 10, dans le sens où cette dernière est adaptée à être montée de façon réversible autour des blocs d’aimant 20.
[0094] L’étape d’activation e3 comprend ici les sous étapes suivantes :
- préhension et compression du moyen de maintien 40 par un outil ;
- insertion du moyen de maintien 40 dans le logement 60 par l’ouverture 61 ;
- retrait de l’outil et déploiement du moyen de maintien 40, ce qui entraîne la mise en contrainte du bloc d’aimant 20 contre la bague circulaire 30.
[0095] Ici, l’outil est par exemple conçu pour saisir un clip au niveau de deux orifices 41. En rapprochant ces deux orifices 41 , le diamètre du clip diminue, ce qui permet de le positionner dans le logement 60. En retirant l’outil, le clip se détend et vient en butée contre la face interne 23 du bloc d’aimant 20.
[0096] Lors de l’étape d’activation e3, les blocs d’aimant 20 s’emboîtent avec la bague circulaire 30 au niveau du relief en creux 50, que celui-ci soit prévu sur la bague circulaire 30 comme sur la figure 5 ou que celui-ci soit prévu sur les faces externes 23 des blocs d’aimant 20 comme sur la figure 4. [0097] En variante, on peut prévoir que les moyens de maintien soient des piges frettées et que l’étape d’activation consiste à insérer les piges entre le corps et les blocs d’aimant, par exemple au moyen d’une presse. Encore en variante, on peut prévoir que les moyens de maintien soient des ressorts introduits latéralement dans les logements par les ouvertures rectangulaires.
[0098] Un deuxième mode de réalisation du procédé d’assemblage est illustré par la figure 8. Dans ce deuxième mode de réalisation, les moyens de maintien 40 sont des ressorts. Ce deuxième mode de réalisation se distingue du premier mode de réalisation en ce que les moyens de maintien 40 sont positionnés dans les logements 60 avant la mise en place des blocs d’aimant 20.
[0099] Ainsi, avant l’étape d’insertion e1 des blocs d’aimant 20, le procédé d’assemblage selon ce deuxième mode de réalisation comprend une étape préliminaire de placement des moyens de maintien 40 sur le corps 10.
[0100] Une fois insérés entre les branches du corps 10, les blocs d’aimant 20 sont comprimées contre le moyeu 11 (les ressorts sont donc comprimés également). Cela permet, comme dans le premier mode de réalisation, de mettre en place la bague circulaire 30 sans forcer grâce à un jeu entre le pourtour des blocs d’aimant 20 et la bague circulaire 30.
[0101 ] L’étape d’activation e3 des moyens de maintien 40 consiste alors à relâcher la compression des blocs d’aimant 20 pour que les moyens de maintien 40 puissent se détendre.
[0102] On décrit maintenant un procédé de démontage du rotor 1 comprenant les étapes principales suivantes : e4 - désactivation des moyens de maintien 40 de manière à séparer les blocs d’aimant 20 de la bague circulaire 30 ; e5 - retrait de la bague circulaire 30 de la périphérie des blocs d’aimant 20 ; e6 - retrait d’au moins un des blocs d’aimant 20 d’entre les branches 12.
[0103] Lorsque le rotor 1 a été assemblé selon le premier mode de réalisation, l’étape de désactivation e4 comprend les sous étapes suivantes :
- préhension et compression du clip par un outil, ce qui entraîne la mise hors contrainte du bloc d’aimant 20 ;
- retrait du moyen de maintien 40 du logement 60 par l’ouverture 61 .
[0104] Les blocs d’aimant 20 peuvent ensuite être rapprochés du corps 10, typiquement jusqu’à mettre les faces internes 23 au contact du moyeu 11 , pour produire le jeu entre le pourtour des blocs d’aimant 20 et la bague circulaire 30. Lors de l’étape de retrait e5 de la bague circulaire 30, cette dernière peut alors être retirée sans difficulté.
[0105] Lorsque le rotor 1 a été assemblé selon le deuxième mode de réalisation, l’étape de désactivation e4 comprend la compression des blocs d’aimants 20, et donc des moyens de maintien 40, contre le corps 10 vers l’axe longitudinal A1 pour produire le jeu mentionné ci-dessus.
[0106] Ensuite, lors de l’étape de retrait e6 suivante, un, plusieurs ou tous les blocs d’aimant 20 peuvent être retirés. [0107] Ce procédé de démontage présente de nombreux avantages tels que de pouvoir remplacer ou réparer un élément du rotor 1 ou de pouvoir séparer et trier les différents éléments en vue de leur recyclage.
[0108] La présente invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Rotor (1) pour machine électrique à flux axial, ledit rotor (1) présentant une forme de disque centré autour d’un axe longitudinal (A1) et comprenant :
- un corps (10) comprenant un moyeu (11) à partir duquel s’étendent une pluralité de branches (12) ;
- une pluralité de blocs d’aimant (20), chaque bloc d’aimant (20) étant disposé entre deux branches (12) adjacentes ; - une bague circulaire (30) disposée en périphérie du rotor (1 ) et entourant les blocs d’aimant (20), caractérisé en ce que :
- l’une parmi une face interne (31) de la bague circulaire (30) et une face externe (23) de chacun des blocs d’aimant (20) présente un premier relief (50) en creux, l’autre présentant une forme complémentaire ;
- le rotor (1) comprend une pluralité de moyens de maintien (40) chacun agencé entre le corps (10) et un bloc d’aimant (20) de manière à contraindre ledit bloc d’aimant (20) contre la bague circulaire (30), avec la bague circulaire (30) et ledit bloc d’aimant (20) emboîtés au niveau dudit premier relief (50) en creux.
[Revendication 2] Rotor (1) selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de maintien (40) sont amovibles.
[Revendication 3] Rotor (1) selon l’une des revendications 1 à 2, dans lequel chacun desdits moyens de maintien (40) est disposé dans un logement (60) prévu dans le corps (10), ledit logement (60) comprenant une ouverture (61) conçue pour introduire ledit moyen de maintien (40) dans ledit logement (60), ladite ouverture (61) présentant une taille inférieure à celle dudit moyen de maintien (40).
[Revendication 4] Rotor (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel lesdits moyens de maintien (40) sont des ressorts ou des clips ou des piges frettées.
[Revendication 5] Rotor (1 ) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel chacun desdits moyens de maintien (40) est enserré entre une face interne (22) d’un bloc d’aimant (20) et le corps (10).
[Revendication 6] Rotor (1 ) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel chacun desdits moyens de maintien (40) est excentré par rapport à l’épaisseur du corps (10) selon l’axe longitudinal (A1 ).
[Revendication 7] Rotor (1) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel chacune desdites branches (12) comprend deux seconds reliefs (14) en creux ou en saillie opposés l’un à l’autre et s’étendant en longueur selon une direction d’extension de ladite branche (12), et dans lequel chacun desdits blocs d’aimant (20) présente deux faces latérales (21 ) comprenant chacune un troisième relief (24) de forme complémentaire à celle du second relief (14) de la branche (12) avec laquelle ladite face latérale (21 ) est en contact.
[Revendication 8] Rotor (1 ) selon la revendication 7, dans lequel chacun desdits seconds reliefs (14) présente une profondeur ou respectivement une hauteur croissante en se rapprochant de l’axe longitudinal (A1 ).
[Revendication 9] Rotor (1 ) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel chacun desdits blocs d’aimant (20) comprend une pluralité d’aimants unitaires (25) collés ou frettés dans un support périphérique (26).
[Revendication 10] Rotor (1) selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel il est prévu des moyens antivibratoires entre chaque bloc d’aimant (20) et le moyeu (11 ).
[Revendication 11] Procédé d’assemblage d’un rotor (1) selon l’une des revendications 1 à 10, comprenant les étapes suivantes :
- insertion des blocs d’aimants (20) entre les branches (12) ;
- mise en place de la bague circulaire (30) autour des blocs d’aimant (20) ;
- activation des moyens de maintien (40) entre le corps (10) et les blocs d’aimant (20) de manière à contraindre les blocs d’aimant (20) contre la bague circulaire (30).
[Revendication 12] Procédé de démontage d’un rotor (1) selon l’une des revendications 1 à 10, comprenant les étapes suivantes :
- désactivation des moyens de maintien (40) de manière séparer les blocs d’aimant (20) de la bague circulaire (30) ;
- retrait de la bague circulaire (30) de la périphérie des blocs d’aimant (20) ; - retrait d’au moins un des blocs d’aimant (20) d’entre les branches (12).
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