EP4566151A1 - Machine electrique de traction a flux axial - Google Patents

Machine electrique de traction a flux axial

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Publication number
EP4566151A1
EP4566151A1 EP23741741.5A EP23741741A EP4566151A1 EP 4566151 A1 EP4566151 A1 EP 4566151A1 EP 23741741 A EP23741741 A EP 23741741A EP 4566151 A1 EP4566151 A1 EP 4566151A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
studs
rotor
electric machine
rotor winding
stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23741741.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Paul Armiroli
Nicolas Labbe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Electrification SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Electrification SAS filed Critical Valeo Electrification SAS
Publication of EP4566151A1 publication Critical patent/EP4566151A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H02K1/243—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors of the claw-pole type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/02—Synchronous motors
    • H02K19/10—Synchronous motors for multi-phase current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/16—Synchronous generators
    • H02K19/26—Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings

Definitions

  • the invention relates to a rotating axial flux electric traction machine for a motor vehicle.
  • the invention finds particularly advantageous applications for the propulsion of low-power electric vehicles, in particular between 4kW and 5kW.
  • the invention can thus advantageously be implemented in particular with low-power four-wheel electric vehicles ("microcars" in English), two-wheeled motorcycle-type vehicles, or heavy quadricycles.
  • the invention also applies to powers of 100 kW to 400 kW at high voltage, for example greater than 400 V.
  • Motor control essentially consists of a power adjustment on the armature (usual mode of speed control of a brushed DC motor) supplemented by a continuous flux variation on the inductor. Since such a control is devoid of jerks, handling is often considered disconcerting, even unpleasant, by drivers who enjoy dynamic driving.
  • the rotor can be of the homopolar claw type as illustrated in Figure 1.
  • the rotor 1 1 described here comprises a single rotating rotor winding 12 regardless of the number of poles p of the rotor.
  • the claws, forming the different poles p of the rotor are distributed into two groups of different polarities, a first group and a second group. The two groups are alternated circumferentially.
  • the rotor 11 of Figure 1 comprises an annular disk 13 from which the claws extend.
  • Each claw of the first group also called first claw 14, has a first axial base 15 which extends from an inner periphery of the disc and a first claw nose extending radially outwards.
  • Each claw of the second group also called second claw 18, has a second axial base 19 which extends from an outer periphery of the disc and a second claw nose 20 extending radially towards the inside.
  • the rotating rotor winding 12 is mounted axially between the disc 13 and the claw noses 15, 20 and radially between the first bases 15 and the second bases 19.
  • the claws are polarized under the effect of the current circulating in the rotor winding 12 so as to form the p poles of the rotor.
  • - at least one homopolar rotor, movable in rotation, with p poles comprising: o an annular disk with an axis of symmetry coinciding with the axis of rotation, op/2 upper studs and p/2 lower studs, p being an even integer, the upper studs being radially further away from the axis of rotation than the lower studs, the lower studs and the upper studs being circumferentially alternated at least one concentric rotor winding mounted radially between the upper studs and the lower studs, the upper studs and the lower studs not facing axially the rotor winding, the upper studs and the lower studs being able to be polarized under the effect a rotor current circulating in the rotor winding so as to form p poles of the rotor, and
  • At least one stator fixed in rotation, comprising at least one stator coil
  • the machine is remarkable in that the rotor winding is fixed in rotation.
  • the manufacturing and assembly of the rotor are simplified and less expensive compared to the prior art illustrated.
  • the assembly made up of the annular disc and the crampons does not have an undercut zone which complicates its manufacturing, notably with a need for machining.
  • the electric machine has substantially identical performances, compared to an identical machine comprising a rotor according to the figure 1.
  • the lower studs and the upper studs are circumferentially alternated when a lower stud is angularly framed by two upper studs, without taking into account the radial height.
  • a disk within the meaning of the invention designates a circular plate or not.
  • a disk can for example have a polygonal outline.
  • the rotor winding faces the annular disk axially in one of the two axial directions.
  • the studs form the poles of the rotor when the rotor winding is powered.
  • Each pole includes a single crampon.
  • the lower studs extend from a radially inner periphery of the annular disc.
  • the upper studs extend from a radially outer periphery of the annular disc.
  • the upper studs and the lower studs form a single piece of the same material with the annular disc. This reduces the number of operations during assembly and simplifies the process.
  • the annular disc, the upper studs and the lower studs form a single piece.
  • the upper studs and the lower studs are trapezoidal in shape.
  • Each upper stud and each lower stud have a cylindrical radially outer surface.
  • Each upper stud and each lower stud have a cylindrical radially interior surface.
  • the upper studs and the lower studs do not protrude radially from the annular disc.
  • all the upper studs and all the lower studs associated with said rotor winding are on the same axial side of the annular disc.
  • At least one of the upper studs and the lower studs may have an insert receiving a magnet.
  • the magnet increases the field intensity of the rotor.
  • the insert may be blind, in particular in the radial direction, in particular in the axial direction, in particular in the axial direction and the axial direction.
  • all the upper studs and all the lower studs have a magnet.
  • p is between two and thirty-two, in particular between four and sixteen.
  • the rotor has a polar pitch equal to 2*TT/P, expressed in radians.
  • the lower studs are able to all have the same polarity and the upper studs are able to all have the same polarity opposite to the polarity of the lower studs.
  • All lower studs can have the same shape.
  • All the bottom cleats can be evenly distributed in the circumferential direction.
  • each lower stud has an external angular opening.
  • the value of the external angular opening of the lower studs pi can be between 0.5*(polar pitch) and 0.95*(polar pitch).
  • each lower stud has an interior angular opening.
  • the value of the interior angular opening of the lower studs P2 can be between 0.5*(polar pitch) and 0.95*(polar pitch).
  • the exterior angular opening may be greater than or equal to the interior angular opening.
  • the lower studs can expand radially outwards.
  • All upper crampons can have the same shape. All upper studs can be evenly distributed in the circumferential direction.
  • each upper stud has an external angular opening.
  • the value of the external angular opening of the upper crampons P3 can be between 0.5*(polar pitch) and 0.95*(polar pitch).
  • each upper stud has an interior angular opening.
  • the value of the interior angular opening of the upper studs P4 can be between 0.5*(polar pitch) and 0.95*(polar pitch).
  • the interior angular opening may be greater than or equal to the upper angular opening.
  • the upper studs can expand radially inward.
  • the annular disk can be hollow.
  • the annular disk is mounted on a rotor shaft.
  • the annular disc is for example fitted or shrink-fitted.
  • the annular disk has an exterior radius.
  • the value of the exterior radius Rext can be between 10 cm and 40 cm, preferably between 10 cm and 20 cm, in particular 15 cm.
  • the annular disk has an interior radius.
  • the value of the interior radius Rint can be between 0.1 *Rext and 0.75*Rext, in particular between 0.4*Rext and 0.60*Rext, for example 0.5*Rext.
  • the radially exterior surfaces of the upper studs are contiguous with the radially exterior surface of the annular disc.
  • the radially interior surfaces of the lower studs are contiguous with the radially interior surface of the annular disc.
  • the rotor has an axial rotor dimension, the value Lz of which can be between 2cm and 10cm, in particular between 3cm and 5cm, for example 3.6cm.
  • the annular disc has an axial thickness.
  • the value of the axial thickness of the annular disc ez1 can be between 0.25*Lz and 0.4*Lz.
  • each upper stud and each lower stud has an axial dimension.
  • This axial dimension can be identical for each of the upper studs and each of the lower studs.
  • the value of this axial dimension ez2 can be between 0.5*Lz and 0.75*Lz.
  • the electric machine has a greater radial air gap between the upper studs and the rotor winding of between 0.1 mm and 1 mm.
  • the electric machine has a lower radial air gap between the lower studs and the rotor winding of between 0.1 mm and 1 mm.
  • the electric machine has an axial air gap between the rotor winding and the annular disk.
  • the radial air gap can be between 0.1 mm and 1 mm.
  • the rotor winding is mounted on the stator.
  • the fixed parts of the machine are thus shared, which avoids the need for a fixed part dedicated to the rotor winding.
  • the electric machine comprises a single rotor winding.
  • the electric machine can comprise a plurality of rotor windings powered in parallel.
  • the electric machine comprises a casing.
  • the rotor winding is carried by a rotor disk, the rotor disk and the stator are fixed on the casing.
  • the rotor disk is a part independent of the stator.
  • the rotor disk may be non-magnetic.
  • the stator comprises a printed circuit board “PCB”.
  • the printed circuit board may include at least one PCB layer including the stator coil.
  • the printed circuit board "PCB” may comprise a plurality of PCB layers.
  • each PCB layer comprising a plurality of stator coils.
  • These stator coils can be coplanar and spaced angularly and symmetrically with respect to each other.
  • each stator coil is continuous and concentric in a single plane from an outermost stator coil portion to an innermost concentric stator coil portion.
  • stator coils in adjacent PCB layers are circumferentially aligned with each other relative to the axis to define symmetrical stacks of stator coils in an axial direction.
  • each stator coil includes a first terminal on the outer edge of the coil, a second terminal in the center of the stator coil.
  • each stator coil can be connected directly to an adjacent stator coil on the same PCB layer.
  • Each stator coil can be connected directly to a corresponding stator coil on another PCB layer.
  • each stator coil has only two terminals, each coil being continuous and uninterrupted between its two terminals alone.
  • the rotor winding is fixed on the printed circuit board, for example overmolded.
  • the stator comprising a plurality of teeth, the stator coil being wound around said teeth.
  • the stator comprises a plurality of stator coils, each being wound on one of said teeth.
  • the rotor winding is traversed by the direct rotor current, and in that the at least one stator coil is traversed by a polyphase stator current system.
  • the rotor current does not change sign and is mainly used to set the flux level. Note that the rotor winding is not traversed by a polyphase current system in normal operation.
  • the rotor winding is electrically connected to a control device.
  • the control device may include a plurality of controllable switches in order to continuously vary the current in the winding.
  • the switches may be Mosfets and/or diodes.
  • the controllable switches can be arranged in an H-bridge.
  • each rotor is framed axially by two stators.
  • the rotor may include p/2 upper studs and p/2 lower studs on each of the two axial sides of the annular disc.
  • each rotor can be associated with two rotor windings, each rotor winding being associated with an axial side of the annular disk.
  • each stator is framed axially by two rotors.
  • the two rotors can be associated with the same stator.
  • the electric machine can have a nominal mechanical power of between 4 kW and 35 kW, being for example 4 kW, 8 kW, 15 kW, 25 kW or 35 kW, or the electric machine can have a nominal mechanical power of between 40kW and 400kW, being for example 40kW, 80 kW, 100 kW, 150 kW, 180 kW, 200 kW, 300 kW or 400 kW.
  • This rotating electric machine can be electrically powered from an electrical energy storage unit via an inverter/rectifier, this inverter/rectifier allowing, depending on whether the electric machine operates as a motor or generator, to charge an on-board network of the vehicle or to be electrically powered from this network.
  • the nominal voltage of the electrical energy storage unit may be 12 V, 48 V or have another value, for example another value greater than 300 V.
  • the invention also relates to a motor vehicle characterized in that it comprises a rotating electric machine as previously defined to propel said vehicle.
  • the electric traction machine is installed on a rear axle between a wheel and a differential of said motor vehicle.
  • the electric machine could be installed directly in the wheel of the vehicle in a “wheel-motor” type assembly.
  • the motor vehicle can be a purely electric traction vehicle.
  • the vehicle can be a hybrid traction vehicle. Both thermal and electric.
  • the motor vehicle can be an electric utility vehicle or a light truck.
  • the electric machine according to the invention of the axial type, makes it possible to obtain a higher specific power and a higher continuous power than the electric machines according to the prior art.
  • This electric machine is suitable for the driving profiles of utility vehicles carrying loads and requiring continuous electrical power.
  • FIG. 1 is a perspective view of an example of a rotor according to the prior art.
  • FIG. 2 is a schematic view of an example of a motor vehicle according to the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of an example of an electrical machine according to the invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a rotor of the electric machine of Figure 3.
  • FIG. 5 is a front view of the rotor and the rotor winding of Figure 3.
  • FIG. 6 is a front view of an example of a stator of the electric machine according to the invention.
  • the motor vehicle is an electric vehicle EV comprising wheels 3 and the electric machine 10.
  • the electric machine is configured to drive at least indirectly at least one of the wheels 3.
  • the vehicle comprises a high power battery voltage B, preferably a rechargeable battery, to provide electrical energy to the machine.
  • Battery B is for example a high voltage supply, in particular greater than 60V.
  • the battery can also be a low voltage battery, in particular 48V.
  • the electric machine 10 makes it possible to move the vehicle EV alone and is installed on a rear axle 2 between a rear wheel 3 and a differential.
  • the electric machine 10 could be installed on the front axle, not shown.
  • the electric machine 10 could be installed in at least one wheel 3.
  • an electric machine 10 is used in each rear wheel 3.
  • the electric machine 10 comprises at least one rotor, at least one rotor winding and at least one stator. These will be described in more detail in connection with the following figures.
  • the stator is powered via an inverter/rectifier I configured to convert a direct voltage (DC) from the battery B into an alternating voltage (AC) in order to control the electrical machine 10.
  • the stator is traversed by a polyphase stator current system Is, in particular three-phase.
  • the rotor winding is also powered by the battery B by a continuous rotor current Ir.
  • the rotor winding is electrically connected to battery B.
  • the rotor winding is capable of continuously generating a rotor current from zero to a maximum value in order to vary the rotor flux
  • FIG. 3 now describes in detail an example of an axial flux machine 10 according to the invention which can be fitted to the vehicle described in Figure 2.
  • the electrical machine is axial flux and rotates around an axis X of rotation.
  • the rotor 1 1 is homopolar, is movable in rotation and has p poles.
  • the rotor 11 comprises an annular disk 15 with an axis of symmetry coinciding with the axis X.
  • the rotor 11 also includes p/2 upper studs 16 and p/2 lower studs 17.
  • the upper studs 16 are radially further away from the axis X than the lower studs 17.
  • the lower studs 17 and the upper studs 16 are circumferentially alternate. Each lower stud 17 is angularly framed by two upper studs 16, without taking into account the radial height.
  • P is an even integer.
  • P is between two and thirty-two. Sixteen here.
  • the rotor 11 has a polar pitch equal to 2*Pi /p or for TT/8 radians for a polarity of 8, or .22.5 degrees.
  • the electric machine 10 comprises at least one concentric rotor winding 20 mounted radially between the upper studs 16 and the lower studs 17.
  • the upper studs 16 and the lower studs 17 do not face axially the winding rotor 20.
  • the upper studs 16 and the lower studs 17 are polarized under the effect of the rotor current Ir circulating in the rotor winding 20 so as to form the sixteen poles of the rotor 11.
  • the lower studs 17 all have the same polarity and the upper studs 16 all have the same polarity opposite to the polarity of the lower studs 17.
  • Each of the sixteen poles of the electric machine 10 comprises a single stud among the upper studs 16 and the lower studs 17.
  • the rotor winding 20 is fixed in rotation.
  • the rotor winding 20 is carried by a rotor disk 21 itself fixed in rotation which is an independent part of the stator.
  • the rotor winding is mounted on the stator. There is no rotor disk dedicated to fixing the rotor winding.
  • the rotor winding 20 is unique.
  • the rotor winding 20 faces axially the annular disc 15 in one of the two axial directions, that is to say along the axis X. All the upper studs 16 and all the lower studs 17 associated with the winding rotor are on the same axial side of the annular disk 15.
  • the lower studs 17 extend from a radially inner periphery 22 of the annular disc 15 and the upper studs 16 extend from a radially outer periphery 23 of the annular disc 15.
  • the upper studs 16 and the lower studs 17 do not protrude radially from the annular disc.
  • the upper studs 16 and the lower studs 17 come from the same material as the annular disc 15.
  • the annular disc 15, the upper studs 16 and the lower studs 17 thus form a single piece.
  • the upper studs 16 and the lower studs 17 are all trapezoidal in shape.
  • Each upper stud 16 and each lower stud 17 have a radially outer cylindrical surface and have a radially inner cylindrical surface.
  • the radially outer surfaces of the upper studs 16 are contiguous with the radially outer surface of the annular disc 15 and the radially inner surfaces of the lower studs 17 are contiguous with the radially inner surface of the annular disc 15.
  • each lower stud 17 has the same shape and are uniformly distributed in the circumferential direction.
  • Each lower stud 17 has an exterior angular opening pi whose value is between 0.5*(polar pitch) and 0.95*(polar pitch) and an interior angular opening P2 whose value is between 0.5*( not polar) and 0.95*(not polar).
  • pi and P2 are equal.
  • all the upper studs 16 have the same shape and are uniformly distributed in the circumferential direction.
  • Each upper stud 16 has an exterior angular opening P3 whose value is between 0.5* (polar pitch) and 0.95* (polar pitch) and an interior angular opening P4 whose value is between 0.5*(polar pitch) and 0.95*(polar pitch).
  • P4 is larger than P2.
  • the upper studs widen radially inwards.
  • the annular disk 15 is hollow.
  • the annular disk is mounted on a rotor shaft, not shown, for example fitted or shrink-fitted.
  • the annular disk has an exterior radius Rext whose value is between 10 cm and 40cm, preferably between 10cm and 20cm, in particular 15cm and an interior radius Rint whose value is between 0.1 *Rext and 0.75*Rext, in particular between 0.4*Rext and 0.60*Rext, for example 0.5*Rext.
  • the rotor 11 has an axial rotor dimension, the value Lz of which can be between 2cm and 10cm, in particular between 3cm and 5cm, for example 3.6cm.
  • the annular disc 15 also has an axial thickness ez1 whose value is between 0.25*Lz and 0.4*Lz.
  • each upper stud 16 and each lower stud 17 has an identical axial dimension ez2 whose value is between 0.5*Lz and 0.75*Lz.
  • the electrical machine 10 has an upper radial air gap 25 between the upper studs 16 and the rotor winding 20 of between 0.1 mm and 1 mm.
  • the electrical machine 10 has a lower radial air gap 26 between the lower studs 17 and the rotor winding 20 of between 0.1 mm and 1 mm.
  • the electrical machine has an axial air gap of between 0.1 mm and 1 mm between the rotor winding and the annular disk.
  • stator 12 In the example considered, the rotor disk 21 and the stator can be fixed on a casing of the electrical machine 10.
  • An example of stator 12 is described with reference to Figure 6.
  • the stator 12 is fixed in rotation and comprises a plurality of stator coils 30 and a printed circuit board “PCB” 31.
  • the printed circuit board may include a plurality of PCB layers.
  • Each PCB layer comprises a plurality of coplanar stator coils 30, spaced angularly and symmetrically with respect to each other.
  • each stator coil 30 is continuous and concentric in a single plane from an outermost stator coil portion to an innermost concentric stator coil portion.
  • stator coils in adjacent PCB layers are circumferentially aligned with each other relative to the axis to define symmetrical stacks of stator coils in an axial direction.
  • each stator coil 30 is connected directly to an adjacent stator coil on the same PCB layer.
  • the rotor winding 20 can be mounted on the stator 12.
  • the rotor winding can be overmolded or soldered onto the printed circuit board 31.
  • the electric machine 10 does not have a rotor disk. .
  • the stator comprises a plurality of coils, each being wound on one of said teeth.
  • the machine can comprise a single stator 12 surrounded by two rotors 11.
  • the electrical machine 10 comprises a plurality of rotors 11, each rotor 11 being framed axially by two stators 12.
  • the rotors 11 can then comprise the upper studs 16 and the lower studs 17 on each of the two axial sides of the annular disk 15.
  • Each rotor 11 can be associated with two rotor windings 20, each rotor winding being associated with an axial side of the annular disk.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

L'invention concerne une machine électrique à flux axial tournante (10) autour d'un axe de rotation (X) comprenant: - au moins un rotor (11) homopolaire, mobile en rotation, à p pôles comprenant : • un disque annulaire (15) d'axe de symétrie confondu avec l'axe de rotation (X), • p/2 crampons supérieurs (16) et p/2 crampons inférieurs (17), p étant un nombre entier pair, les crampons supérieurs (16) étant radialement plus éloignés de l'axe de rotation (X) que les crampons inférieurs (17), les crampons inférieurs (16) et les crampons supérieurs (17) étant circonférentiellement alternés, - au moins un enroulement rotorique (20) concentrique monté radialement entre les crampons supérieurs (16) et les crampons inférieurs (17), les crampons supérieurs (16) et les crampons inférieurs (17) n'étant pas en regard axial de l'enroulement rotorique (20), les crampons supérieurs (16) et les crampons inférieurs (17) étant aptes à être polarisés sous l'effet d'un courant rotorique (Ir) circulant dans l'enroulement rotorique (20) de sorte à former p pôles du rotor (11), et - au moins un stator (12), fixe en rotation, comprenant au moins une bobine statorique (30), caractérisé en ce que l'enroulement rotorique (20) est fixe en rotation.

Description

Description
Titre de l'invention : MACHINE ELECTRIQUE DE TRACTION A FLUX AXIAL
Domaine technique de l’invention
L'invention concerne une machine électrique à flux axial tournante de traction pour véhicule automobile. L'invention trouve des applications particulièrement avantageuses pour la propulsion de véhicule électrique de faible puissance, notamment comprise entre 4kW et 5kW. L'invention pourra ainsi avantageusement être mise en oeuvre notamment avec les véhicules électriques à quatre roues de faible puissance ("microcars" en anglais), les véhicules à deux roues de type moto, ou les quadricycles lourds. L’invention s’applique également pour des puissances de 100 kW à 400 kW en haute tension, par exemple supérieure à 400 V.
Arrière-plan technologique
La quasi-totalité des systèmes connus pour la traction des véhicules électriques repose sur des moteurs à courant alternatif, soit synchrones à aimants permanents, soit asynchrones.
On connaît également des systèmes de propulsion pour véhicules électriques à base de moteur à courant continu à balais, et à excitation séparée. La commande du moteur consiste essentiellement en un réglage de puissance sur l’induit (mode habituel de commande en vitesse d’un moteur à courant continu à balais) complété par une variation de flux continue sur l’inducteur. Une telle commande étant dépourvue d’à-coups, la prise en main est souvent considérée déconcertante, voire désagréable, par les conducteurs amateurs de conduite dynamique.
Il est connu de JP 2019 129638 A, de CN 105 356 701 B et de CN 202 856 578 U des induits de machine électrique à flux axial comprenant des enroulements polyphasés de puissance, à courant alternatif où s'effectue la conversion électromécanique d'énergie.
Il est également connu de l’art antérieur, des machines électriques à flux axial dont l’inducteur et l’induit sont en vis-à-vis selon la direction axiale tel que décrit dans la demande française 1750497 déposé le 17 janvier 2017. Ces machines électriques à flux axial présentent l’avantage d’être compactes axialement. Dans cette configuration, il est connu que le rotor puisse être de type homopolaire à griffes tel qu’illustré à la figure 1 . Le rotor 1 1 décrit ici comporte un unique enroulement rotorique tournant 12 quel que soit le nombre de pôles p du rotor. Les griffes, formant les différents pôles p du rotor, sont réparties en deux groupes de polarités différentes, un premier groupe et un deuxième groupe. Les deux groupes sont alternés circonférentiellement.
Le rotor 1 1 de la figure 1 comprend un disque annulaire 13 depuis lequel s’étendent les griffes.
Chaque griffe du premier groupe, aussi appelée première griffe 14, présente une première base axiale 15 qui s’étend depuis une périphérie intérieure du disque et un premier bec de griffe d’extension radiale vers l’extérieur.
Chaque griffe du deuxième groupe, aussi appelée deuxième griffe 18, présente une deuxième base axiale 19 qui s’étend depuis une périphérie extérieure du disque et un deuxième bec de griffe 20 d’extension radiale vers l’intérieur.
L’enroulement rotorique tournant 12 est monté axialement entre le disque 13 et les becs de griffes 15, 20 et radialement entre les premières bases 15 et les deuxièmes bases 19.
Les griffes sont polarisées sous l’effet du courant circulant dans l’enroulement rotorique 12 de sorte à former les p pôles du rotor.
Une telle structure de rotor avec un enroulement rotorique tournant est néanmoins complexe à réaliser et à monter. Des étapes d’usinage des becs de griffes, de montage de l’enroulement rotorique et de mise en place des griffes rendent coûteuses ce type d’inducteur.
Alimenter un enroulement rotorique tournant nécessite l’emploie de pièces de frottement, par exemple des bagues et des balais, pour son alimentation. Ces pièces de frottement s’usent par définition et elles doivent être remplacées.
Résumé de l’invention
L’invention vise notamment à remédier efficacement aux inconvénients précités en proposant une machine électrique à flux axial tournante autour d’un axe de rotation caractérisée en ce qu’elle comprend :
- au moins un rotor homopolaire, mobile en rotation, à p pôles comprenant : o un disque annulaire d’axe de symétrie confondu avec l’axe de rotation, o p/2 crampons supérieurs et p/2 crampons inférieurs, p étant un nombre entier pair, les crampons supérieurs étant radialement plus éloignés de l’axe de rotation que les crampons inférieurs, les crampons inférieurs et les crampons supérieurs étant circonférentiellement alternés au moins un enroulement rotorique concentrique monté radialement entre les crampons supérieurs et les crampons inférieurs, les crampons supérieurs et les crampons inférieurs n’étant pas en regard axial de l’enroulement rotorique, les crampons supérieurs et les crampons inférieurs étant aptes à être polarisés sous l’effet d’un courant rotorique circulant dans l’enroulement rotorique de sorte à former p pôles du rotor, et
- au moins un stator, fixe en rotation, comprenant au moins une bobine statorique,
La machine est remarquable en ce que l’enroulement rotorique est fixe en rotation.
La fabrication et l’assemblage du rotor sont simplifiés et moins coûteux par rapport à l’art antérieur illustré. L’ensemble composé du disque annulaire et des crampons ne présente pas de zone en contre-dépouille qui en complexifie la fabrication, avec notamment un besoin d’usinage.
Selon un aspect de l’invention, il n’y a pas d’imbrication axiale entre le disque annulaire et les crampons d’une part et l’enroulement rotorique d’autre part.
L’enroulement rotorique étant maintenant fixe en rotation, il n’est plus nécessaire de disposer de pièces de frottement pour l’alimenter en courant continu ce qui simplifie grandement la machine électrique. L’alimentation d’un enroulement fixe en rotation est plus simple que l’alimentation d’un enroulement mobile en rotation.
La machine électrique présente des performances sensiblement identiques, par rapport à une machine identique comprenant un rotor selon la figure 1 .
Les crampons inférieurs et les crampons supérieurs sont circonférentiellement alternés lorsqu’un crampon inférieur est encadré angulairement par deux crampons supérieurs, sans prise en compte de la hauteur radiale.
Un disque au sens de l’invention, désigne une plaque circulaire ou non. Un disque peut par exemple être à contour polygonal.
Selon un aspect de l’invention, l’enroulement rotorique est en regard axial du disque annulaire dans une des deux directions axiales. Selon un aspect de l’invention, les crampons forment les pôles du rotor lorsque l’enroulement rotorique est alimenté. Chaque pôle comprend un seul et unique crampon.
Selon un aspect de l’invention, les crampons inférieurs s’étendent depuis une périphérie radialement intérieure du disque annulaire.
Selon un aspect de l’invention les crampons supérieurs s’étendent depuis une périphérie radialement extérieure du disque annulaire.
Selon un aspect de l’invention, les crampons supérieurs et les crampons inférieurs forment une seule pièce de même matière avec le disque annulaire. Cela permet de réduire le nombre d'opérations lors de l’assemblage et simplifie le process. Le disque annulaire, les crampons supérieurs et les crampons inférieurs forment une pièce d’un seul tenant.
Selon un aspect de l’invention, les crampons supérieurs et les crampons inférieurs sont de forme trapézoïdale. Chaque crampon supérieur et chaque crampon inférieur présentent une surface radialement extérieure cylindrique. Chaque crampon supérieur et chaque crampon inférieur présentent une surface radialement intérieure cylindrique.
Selon un aspect de l’invention, les crampons supérieurs et les crampons inférieurs ne dépassent pas radialement du disque annulaire.
Selon un aspect de l’invention, tous les crampons supérieurs et tous les crampons inférieurs associés audit enroulement rotorique sont d’un même côté axial du disque annulaire.
Selon un aspect de l’invention, au moins un des crampons supérieurs et des crampons inférieurs peut présenter un insert recevant un aimant. L’aimant permet d’augmenter l’intensité du champ du rotor. L’insert peut être borgne, notamment dans la direction radiale, notamment dans la direction axiale, notamment dans la direction axiale et la direction axiale.
Selon un aspect de l’invention, tous les crampons supérieurs et tous les crampons inférieurs présentent un aimant.
Selon un aspect de l’invention, p est compris entre deux et trente-deux, notamment entre quatre et seize. Le rotor présente un pas polaire égal à 2*TT/P, exprimé en radians.
Selon un aspect de l’invention, les crampons inférieurs sont aptes à tous présenter la même polarité et les crampons supérieurs sont aptes à tous présenter la même polarité opposée à la polarité des crampons inférieurs. Tous les crampons inférieurs peuvent présenter la même forme. Tous les crampons inférieurs peuvent être répartis uniformément dans la direction circonférentielle.
Selon un aspect de l’invention, chaque crampon inférieur présente une ouverture angulaire extérieure. La valeur de l’ouverture angulaire extérieure des crampons inférieurs pi peut être comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire).
Selon un aspect de l’invention, chaque crampon inférieur présente une ouverture angulaire intérieure. La valeur de l’ouverture angulaire intérieure des crampons inférieurs P2 peut être comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire). Pour les crampons inférieurs, l’ouverture angulaire extérieure peut être plus grande ou égale à l’ouverture angulaire intérieure. Les crampons inférieurs peuvent s’élargir radialement vers l’extérieur.
Tous les crampons supérieurs peuvent présenter la même forme. Tous les crampons supérieurs peuvent être répartis uniformément dans la direction circonférentielle.
Selon un aspect de l’invention, chaque crampon supérieur présente une ouverture angulaire extérieure. La valeur de l’ouverture angulaire extérieure des crampons supérieurs P3 peut être comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire).
Selon un aspect de l’invention, chaque crampon supérieur présente une ouverture angulaire intérieure. La valeur de l’ouverture angulaire intérieure des crampons supérieurs P4 peut être comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire). Pour les crampons supérieurs, l’ouverture angulaire intérieure peut être est plus grande ou égale à l’ouverture angulaire supérieure. Les crampons supérieurs peuvent s’élargir vers radialement l’intérieur.
Selon un aspect de l’invention, le disque annulaire peut être creux.
Selon un aspect de l’invention, le disque annulaire est monté sur un arbre de rotor. Le disque annulaire est par exemple emmanché ou fretté.
Selon un aspect de l’invention, le disque annulaire présente un rayon extérieur. La valeur du rayon extérieur Rext peut être comprise entre 10 cm et 40cm, de préférence entre 10cm et 20cm, notamment 15cm.
Selon un aspect de l’invention, le disque annulaire présente un rayon intérieur. La valeur du rayon intérieur Rint peut être comprise entre 0,1 *Rext et 0,75*Rext, notamment entre 0,4*Rext et 0,60*Rext, par exemple 0,5*Rext. Selon un aspect de l’invention, les surfaces radialement extérieures des crampons supérieurs sont contigües de la surface radialement extérieure du disque annulaire.
Selon un aspect de l’invention, les surfaces radialement intérieures des crampons inférieurs sont contigües de la surface radialement intérieure du disque annulaire.
Selon un aspect de l’invention, le rotor présente une dimension axiale de rotor, dont la valeur Lz peut être comprise entre 2cm et 10cm, notamment entre 3cm et 5cm, par exemple 3,6cm. Le disque annulaire présente une épaisseur axiale. La valeur de l’épaisseur axiale du disque annulaire ez1 peut être comprise entre 0,25*Lz et 0,4*Lz.
Selon un aspect de l’invention, chaque crampon supérieur et chaque crampon inférieur présente une dimension axiale. Cette dimension axiale peut être identique pour chacun des crampons supérieurs et chacun des crampons inférieurs. La valeur de cette dimension axiale ez2 peut être comprise entre 0,5*Lz et 0,75*Lz.
Selon un aspect de l’invention, la machine électrique présente un entrefer radial supérieur entre les crampons supérieurs et l’enroulement rotorique compris entre 0.1 mm et 1 mm.
Selon un aspect de l’invention, la machine électrique présente un entrefer radial inférieur entre les crampons inférieurs et l’enroulement rotorique compris entre 0.1 mm et 1 mm.
Selon un aspect de l’invention, la machine électrique présente un entrefer axial entre l’enroulement rotorique et le disque annulaire. L’entrefer radial peut être compris entre 0,1 mm et 1 mm.
Selon un aspect de l’invention, l’enroulement rotorique est monté sur le stator. Les parties fixes de la machine sont ainsi mutualisées ce qui évitent de prévoir une pièce fixe dédiée à l’enroulement rotorique.
Selon un aspect de l’invention, la machine électrique comprend un unique enroulement rotorique.
Selon un aspect de l’invention, la machine électrique peut comprendre une pluralité d’enroulements rotoriques alimentés en parallèle.
Selon un aspect de l’invention, la machine électrique comprend un carter. L’enroulement rotorique est porté par un disque rotorique, le disque rotorique et le stator sont fixés sur le carter. Selon un aspect de l’invention, Le disque rotorique est une pièce indépendante du stator. Le disque rotorique peut être amagnétique.
Selon un aspect de l’invention, le stator comprend une carte à circuit imprimé « PCB ». La carte à circuit imprimé peut comprendre au moins une couche PCB comprenant la bobine statorique.
Selon un aspect de l’invention, la carte à circuit imprimé "PCB" peut comprendre une pluralité de couches PCB.
Selon un aspect de l’invention, chaque couche PCB comportant une pluralité de bobines statoriques. Ces bobines statoriques peuvent être coplanaires et espacées angulairement et symétriquement les unes par rapport aux autres.
Selon un aspect de l’invention, chaque bobine statorique est continue et concentrique dans un seul plan depuis une partie de bobine statorique la plus à l'extérieur jusqu'à une partie de bobine statorique concentrique la plus à l'intérieur.
Selon un aspect de l’invention, les bobines statoriques dans des couches PCB adjacentes sont alignées de manière circonférentielle les unes avec les autres par rapport à l'axe pour définir des piles symétriques de bobines statoriques dans une direction axiale.
Selon un aspect de l’invention, chaque bobine statorique inclut une première borne sur le bord extérieur de la bobine, une seconde borne au centre de la bobine statorique.
Selon un aspect de l’invention, chaque bobine statorique peut être reliée directement à une bobine statorique adjacente sur la même couche PCB. Chaque bobine statorique peut être reliée directement à une bobine statorique correspondante sur une autre couche PCB.
Selon un aspect de l’invention, chaque bobine statorique a uniquement deux bornes, chaque bobine étant continue et ininterrompue entre ses deux seules bornes.
Selon un aspect de l’invention, l’enroulement rotorique est fixé sur la carte à circuit imprimé, par exemple surmoulé.
Selon un aspect de l’invention, le stator comprenant une pluralité de dents, la bobine statorique étant enroulée autour desdites dents.
Selon un aspect de l’invention, le stator comprend une pluralité de bobines statoriques, chacune étant enroulée sur une desdites dents. Selon un aspect de l’invention, l’enroulement rotorique est parcouru par le courant rotorique, continu, et en ce que la au moins une bobine statorique est parcourue par un système de courant statorique polyphasé.
Le courant rotorique ne change pas de signe et sert principalement à fixer le niveau de flux. On note que l’enroulement rotorique n’est pas parcouru par un système de courant polyphasé en fonctionnement normal.
Selon un aspect de l’invention, l’enroulement rotorique est relié électriquement à un dispositif de commande. Le dispositif de commande peut comprendre une pluralité d’interrupteurs commandables afin de faire varier de façon continu le courant dans l’enroulement Les interrupteurs peuvent être des Mosfets et/ou des diodes. Les interrupteurs commandables peuvent être disposé selon un pont en H.
Selon un aspect de l’invention, chaque rotor est encadré axialement par deux stators. Le rotor peut comprendre des p/2 crampons supérieurs et p/2 crampons inférieurs sur chacun des deux côtés axiaux du disque annulaire.
Selon un aspect de l’invention, chaque rotor peut être associé à deux enroulements rotoriques, chaque enroulement rotorique étant associé à un côté axial du disque annulaire.
Selon un aspect de l’invention, chaque stator est encadré axialement par deux rotors. Les deux rotors peuvent être associés au même stator.
Selon un aspect de l’invention, la machine électrique peut présenter une puissance nominale mécanique comprise entre 4 kW et 35 kW, étant par exemple de 4 kW, 8 kW, 15 kW, 25 kW ou 35 kW, ou la machine électrique peut présenter une puissance nominale mécanique comprise entre 40kW et 400kW, étant par exemple de 40kW, 80 kW, 100 kW, 150 kW, 180 kW, 200 kW, 300kW ou 400 kW.
Cette machine électrique tournante peut être alimentée électriquement depuis une unité de stockage d’énergie électrique via un onduleur/redresseur, cet onduleur/redresseur permettant, selon que la machine électrique fonctionne en moteur ou en génératrice, de charger un réseau de bord du véhicule ou d’être électriquement alimenté depuis ce réseau.
La tension nominale de l’unité de stockage d’énergie électrique peut être de 12 V, 48 V ou avoir une autre valeur, par exemple une autre valeur supérieure à 300 V. L'invention a également pour objet un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte une machine électrique tournante telle que précédemment définie pour propulser ledit véhicule.
Selon une réalisation, la machine électrique de traction est implantée sur un essieu arrière entre une roue et un différentiel dudit véhicule automobile. En variante, la machine électrique pourra être implantée directement dans la roue du véhicule dans un montage de type "moteur-roue".
Selon un aspect de l’invention, le véhicule automobile peut être un véhicule à traction purement électrique. Selon un aspect de l’invention le véhicule peut être un véhicule à traction hybride. A la fois thermique et électrique.
Selon un aspect de l’invention, le véhicule automobile peut être un véhicule utilitaire électrique ou un camion léger. La machine électrique selon l’invention, de type axial, permet d’obtenir une puissance massique supérieure et puissance continue supérieure aux machines électriques selon l’art antérieur. Cette machine électrique est adaptée à des profils de roulage des véhicules utilitaire transportant des charges et nécessitant des puissances électriques continues.
Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.
Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.
La [Fig. 1 ] est une vue en perspective d’un exemple d’un rotor selon l’art antérieur.
La [Fig. 2] est une vue schématique d’un exemple de véhicule automobile selon la présente invention.
La [Fig. 3] est une vue éclatée en perspective d’un exemple de machine électrique selon l’invention.
La [Fig. 4] est une vue en perspective d’un rotor de la machine électrique de la figure 3.
La [Fig. 5] est une vue de face du rotor et de l’enroulement rotorique de la figure 3. La [Fig. 6] est une vue de face d’un exemple de stator de la machine électrique selon l’invention.
Description détaillée de l’invention
La figure 2 illustre un véhicule automobile selon un exemple de l’invention comportant une machine électrique 10 tournante selon un exemple de l’invention.
Dans l’exemple considéré, le véhicule automobile est un véhicule électrique EV comprenant des roues 3 et la machine électrique 10. La machine électrique est configurée pour entraîner au moins indirectement au moins une des roues 3. Le véhicule comprend une batterie d'alimentation haute tension B, de préférence une batterie rechargeable, pour fournir de l'énergie électrique à la machine. La batterie B est par exemple d’alimentation haute tension, notamment supérieure à 60V. La batterie peut être également une batterie basse tension, notamment 48V.
Dans l’exemple considéré, la machine électrique 10 permet de mouvoir seule le véhicule EV et est implantée sur un essieu arrière 2 entre une roue arrière 3 et un différentiel. En variante, la machine électrique 10 pourra être implantée sur l'essieu avant, non représenté. En variante encore, la machine électrique 10 pourra être implantée dans au moins une roue 3. On utilise notamment une machine électrique 10 dans chaque roue arrière 3.
Dans l’exemple décrit, la machine électrique 10 comprend au moins un rotor, au moins un enroulement rotorique et au moins un stator. Ceux-ci qui seront décrit plus en détail en lien avec les figures suivantes.
Dans l’exemple décrit, le stator est alimenté via un onduleur/redreusseur I configuré pour convertir une tension continue (DC) issue de la batterie B en une tension alternative (AC) afin de piloter la machine électrique 10. Le stator est parcouru par un système de courant statorique Is polyphasé, notamment triphasée.
Dans l’exemple considéré, l’enroulement rotorique est également alimenté par la batterie B par un courant rotorique Ir continu. L’enroulement rotorique est relié électriquement à la batterie B.
Dans l’exemple considéré, l’enroulement rotorique est apte à générer de manière continue un courant rotorique de zéro à une valeur maximale afin de faire varier le flux rotor
Dans l’exemple considéré, le courant rotorique Ir est indépendant du courant statorique Is. La figure 3 décrit maintenant en détail un exemple de machine à flux axial 10 selon l’invention pouvant équiper le véhicule décrit à la figure 2. La machine électrique est à flux axial et tournante autour d’un axe X de rotation.
Dans l’exemple considéré, le rotor 1 1 est homopolaire, est mobile en rotation et présente p pôles. Le rotor 11 comprend un disque annulaire 15 d’axe de symétrie confondu avec l’axe X.
Dans l’exemple considéré, le rotor 11 comprend également p/2 crampons supérieurs 16 et p/2 crampons inférieurs 17. Les crampons supérieurs 16 sont radialement plus éloignés de l’axe X que les crampons inférieurs 17.
Les crampons inférieurs 17 et les crampons supérieurs 16 sont circonférentiellement alternés. Chaque crampon inférieur 17 est encadré angulairement par deux crampons supérieurs 16, sans prise en compte de la hauteur radiale.
P est un nombre entier pair. P est compris entre deux et trente-deux. Ici seize. Le rotor 11 présente un pas polaire égal à 2*Pi /p soit pour TT/8 radians pour une polarité de 8, soit .22,5 degrés.
Dans l’exemple considéré, la machine électrique 10 comprend au moins un enroulement rotorique 20 concentrique monté radialement entre les crampons supérieurs 16 et les crampons inférieurs 17. Les crampons supérieurs 16 et les crampons inférieurs 17 ne sont pas en regard axial de l’enroulement rotorique 20.
Dans l’exemple considéré, les crampons supérieurs 16 et les crampons inférieurs 17 sont polarisés sous l’effet du courant rotorique Ir circulant dans l’enroulement rotorique 20 de sorte à former les seize pôles du rotor 1 1. Les crampons inférieurs 17 présentent tous la même polarité et les crampons supérieurs 16 présentent tous la même polarité opposée à la polarité des crampons inférieurs 17.
Chacun des seize pôles de la machine électrique 10 comprend un seul et unique crampon parmi les crampons supérieurs 16 et les crampons inférieurs 17.
Dans l’exemple considéré, l’enroulement rotorique 20 est fixe en rotation. L’enroulement rotorique 20 est porté par un disque rotorique 21 lui-même fixe en rotation qui est une pièce indépendante du stator. Dans une variante non représentée, l’enroulement rotorique est monté sur le stator. Il n’y pas de disque rotorique dédié à la fixation de l’enroulement rotorique.
Dans l’exemple considéré, l’enroulement rotorique 20 est unique.
Dans l’exemple considéré, il n’y a pas d’imbrication axiale entre le disque annulaire et les crampons d’une part et l’enroulement rotorique d’autre part. L’enroulement rotorique 20 est en regard axial du disque annulaire 15 dans une des deux directions axiales, c’est-à-dire selon l’axe X. T ous les crampons supérieurs 16 et tous les crampons inférieurs 17 associés à l’enroulement rotorique sont d’un même côté axial du disque annulaire 15.
Dans l’exemple considéré, les crampons inférieurs 17 s’étendent depuis une périphérie radialement intérieure 22 du disque annulaire 15 et les crampons supérieurs 16 s’étendent depuis une périphérie radialement extérieure 23 du disque annulaire 15. Les crampons supérieurs 16 et les crampons inférieurs 17 ne dépassent pas radialement du disque annulaire.
Dans l’exemple considéré, les crampons supérieurs 16 et les crampons inférieurs 17 viennent de matière avec le disque annulaire 15. Le disque annulaire 15, les crampons supérieurs 16 et les crampons inférieurs 17 forment ainsi une pièce d’un seul tenant.
Dans l’exemple considéré, les crampons supérieurs 16 et les crampons inférieurs 17 sont tous de forme trapézoïdale. Chaque crampon supérieur 16 et chaque crampon inférieur 17 présentent une surface radialement extérieure cylindrique et présente une surface radialement intérieure cylindrique. Les surfaces radialement extérieures des crampons supérieurs 16 sont contigües de la surface radialement extérieure du disque annulaire 15 et les surfaces radialement intérieures des crampons inférieurs 17 sont contigües de la surface radialement intérieure du disque annulaire 15.
Dans l’exemple considéré, tous les crampons inférieurs 17 présentent la même forme et sont répartis uniformément dans la direction circonférentielle. Chaque crampon inférieur 17 présente une ouverture angulaire extérieure pi dont la valeur est comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire) et une ouverture angulaire intérieure P2 dont la valeur est comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire). Ici pi et P2 sont égales.
Dans l’exemple considéré, tous les crampons supérieurs 16 présentent la même forme et sont répartis uniformément dans la direction circonférentielle. Chaque crampon supérieur 16 présente une ouverture angulaire extérieure P3 dont la valeur est comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire) et une ouverture angulaire intérieure P4 dont la valeur est comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire). Ici P4 est plus grande que P2. Les crampons supérieurs s’élargissent radialement vers l’intérieur.
Dans l’exemple considéré, le disque annulaire 15 est creux. Le disque annulaire est monté sur un arbre de rotor, non représenté, par exemple emmanché ou fretté.
Dans l’exemple considéré, le disque annulaire présente un rayon extérieur Rext dont la valeur est comprise entre 10 cm et 40cm, de préférence entre 10cm et 20cm, notamment 15cm et un rayon intérieur Rint dont la valeur est comprise entre 0,1 *Rext et 0,75*Rext, notamment entre 0,4*Rext et 0,60*Rext, par exemple 0,5*Rext.
Dans l’exemple considéré, le rotor 1 1 présente une dimension axiale de rotor, dont la valeur Lz peut être comprise entre 2cm et 10cm, notamment entre 3cm et 5cm, par exemple 3,6cm. Le disque annulaire 15 présente également une épaisseur axiale ez1 dont la valeur est comprise entre 0,25*Lz et 0,4*Lz.
Dans l’exemple considéré, chaque crampon supérieur 16 et chaque crampon inférieur 17 présente une dimension axiale ez2 identique dont la valeur est comprise entre 0,5*Lz et 0,75*Lz.
Dans l’exemple considéré, la machine électrique 10 présente un entrefer radial supérieur 25 entre les crampons supérieurs 16 et l’enroulement rotorique 20 compris entre 0.1 mm et 1 mm.
Dans l’exemple considéré, la machine électrique 10 présente un entrefer radial inférieur 26 entre les crampons inférieurs 17 et l’enroulement rotorique 20 compris entre 0.1 mm et 1 mm.
Dans l’exemple considéré, la machine électrique présente un entrefer axial compris entre 0,1 mm et 1 mm entre l’enroulement rotorique et le disque annulaire.
Dans l’exemple considéré, le disque rotorique 21 et le stator peuvent être fixés sur un carter de la machine électrique 10. Un exemple de stator 12 est décrit en référence à la figure 6.
Dans l’exemple considéré, le stator 12 est fixe en rotation et comprend une pluralité de bobines statoriques 30 et une carte à circuit imprimé « PCB » 31 . La carte à circuit imprimé peut comprendre une pluralité de couches PCB. Chaque couche PCB comporte une pluralité de bobines statoriques 30 coplanaires, espacées angulairement et symétriquement les unes par rapport aux autres. Dans l’exemple considéré, chaque bobine statorique 30 est continue et concentrique dans un seul plan depuis une partie de bobine statorique la plus à l'extérieur jusqu'à une partie de bobine statorique concentrique la plus à l'intérieur.
Dans l’exemple considéré, les bobines statoriques dans des couches PCB adjacentes sont alignées de manière circonférentielle les unes avec les autres par rapport à l'axe pour définir des piles symétriques de bobines statoriques dans une direction axiale.
Dans l’exemple considéré, chaque bobine statorique 30 est reliée directement à une bobine statorique adjacente sur la même couche PCB.
Dans un exemple non représenté, l’enroulement rotorique 20 peut être monté sur le stator 12. L’enroulement rotorique peut être surmoulé ou soudé sur le carte à circuit imprimé 31. Dans une telle variante, la machine électrique 10 est dépourvue de disque rotorique.
Dans une variante non représentée, le stator comprend une pluralité de bobines, chacune étant enroulée sur une des dites dents.
Dans un exemple non représenté, la machine peut comprendre un unique stator 12 entouré par deux rotors 11 .
Dans un exemple non représenté, la machine électrique 10 comprend une pluralité de rotors 1 1 , chaque rotor 11 étant encadré axialement par deux stators 12. Les rotors 11 peuvent alors comprendre les crampons supérieurs 16 et les crampons inférieurs 17 sur chacun des deux côtés axiaux du disque annulaire 15. Chaque rotor 1 1 peut être associé à deux enroulements rotoriques 20, chaque enroulement rotorique étant associé à un côté axial du disque annulaire.
Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.
Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.

Claims

REVENDICATIONS
1. Machine électrique (10) à flux axial tournante autour d’un axe de rotation (X) comprenant :
- au moins un rotor (11 ) homopolaire, mobile en rotation, à p pôles comprenant : o un disque annulaire (15) d’axe de symétrie confondu avec l’axe de rotation (X), o p/2 crampons supérieurs (16) et p/2 crampons inférieurs (17), p étant un nombre entier pair, les crampons supérieurs (16) étant radialement plus éloignés de l’axe de rotation (X) que les crampons inférieurs (17), les crampons inférieurs (16) et les crampons supérieurs (17) étant circonférentiellement alternés, au moins un enroulement rotorique (20) concentrique monté radialement entre les crampons supérieurs (16) et les crampons inférieurs (17), les crampons supérieurs (16) et les crampons inférieurs (17) n’étant pas en regard axial de l’enroulement rotorique (20), les crampons supérieurs (16) et les crampons inférieurs (17) étant aptes à être polarisés sous l’effet d’un courant rotorique (Ir) circulant dans l’enroulement rotorique (20) de sorte à former p pôles du rotor (11), et
- au moins un stator (12) , fixe en rotation, comprenant au moins une bobine statorique (30), caractérisé en ce que l’enroulement rotorique (20) est fixe en rotation.
2. Machine électrique (10) selon la revendication précédente caractérisé en ce que les crampons inférieurs (17) s’étendent depuis la périphérie radialement intérieure (22) du disque annulaire (15) et en ce que les crampons supérieurs (16) s’étendent depuis une périphérie radialement extérieure (23) du disque annulaire (15).
3. Machine électrique (10) selon l’une quelconques des revendications précédentes, la machine électrique (10) présentant un entrefer radial supérieur (25) entre les crampons supérieurs (16) et l’enroulement rotorique (20) compris entre 0.1 mm et 1 mm et un entrefer radial inférieur (26) entre les crampons inférieurs (17) et l’enroulement rotorique (20) compris entre 0.1 mm et 1 mm.
4. Machine électrique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’enroulement rotorique (20) est monté sur le stator (12). Machine électrique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la machine électrique (10) comprend un carter, l’enroulement rotorique (20) est porté par un disque rotorique (21 ), le disque rotorique (21) et le stator (12) étant fixés sur le carter. Machine électrique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le stator (12) comprenant une carte à circuit imprimé « PCB » (31), la carte à circuit imprimé (31) comprenant au moins une couche PCB comprenant ladite bobine statorique (30). Machine électrique (10) selon l’une quelconques des revendications 1 à 5, le stator comprenant une pluralité de dents, la bobine statorique étant enroulée autour desdites dents. Machine électrique (10) caractérisée en ce que l’enroulement rotorique (20) est parcouru par le courant rotorique (Ir), continu, et en ce que la au moins une bobine statorique (31) est parcourue par un système de courant polyphasé (Is). Véhicule automobile (EV)) caractérisé en ce qu'il comporte une machine électrique (10) telle que définie selon l’une quelconque des revendications précédentes pour propulser ledit véhicule. Véhicule automobile (EV) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la machine électrique est implantée sur un essieu arrière (2) entre une roue (3) et un différentiel dudit véhicule automobile (25).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11936256B2 (en) 2020-04-24 2024-03-19 Jacobi Motors, Llc Flux-mnemonic permanent magnet synchronous machine and magnetizing a flux-mnemonic permanent magnet synchronous machine
US12558980B2 (en) 2023-11-09 2026-02-24 Jacobi Motors, Llc Integrated variable flux memory motor charger
US12614998B2 (en) 2024-03-04 2026-04-28 Jacobi Motors, Llc System for multi-variable flux memory motor configuration

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202856578U (zh) 2012-08-27 2013-04-03 西北工业大学 电动汽车用盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机
EP2863524A1 (fr) * 2013-10-15 2015-04-22 ABB Oy Stator pour une machine à flux axial et procédé de refroidissement d'un stator d'une machine à flux axial
FR3026246B1 (fr) * 2014-09-18 2018-03-30 Moteurs Leroy-Somer Machine electrique tournante comportant au moins un stator et au moins deux rotors.
CN105356701B (zh) 2015-11-11 2017-08-29 南京理工大学 径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机
JP6866319B2 (ja) 2018-01-25 2021-04-28 公益財団法人鉄道総合技術研究所 固定子、回転電機および車両
FR3114925B1 (fr) * 2020-10-02 2025-07-25 Valeo Equip Electr Moteur Inducteur a flux axial pour machine électrique tournante de traction
CN114765388A (zh) * 2020-12-31 2022-07-19 罗伯特·博世有限公司 轴向磁通电机和定子

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