EP4635052A1 - Rotor de machine électrique avec un évidement comprenant un adhésif - Google Patents

Rotor de machine électrique avec un évidement comprenant un adhésif

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Publication number
EP4635052A1
EP4635052A1 EP23817683.8A EP23817683A EP4635052A1 EP 4635052 A1 EP4635052 A1 EP 4635052A1 EP 23817683 A EP23817683 A EP 23817683A EP 4635052 A1 EP4635052 A1 EP 4635052A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
groove
recess
rotor
permanent magnet
electric machine
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
EP23817683.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Baptiste CHAREYRON
Andre Nasr
Victor MEDIAVILLA SANTOS
Bélir BOUDHMINE
Samy LAABIDI
Denis GROSJEAN
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.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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 IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Publication of EP4635052A1 publication Critical patent/EP4635052A1/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
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
    • H—ELECTRICITY
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a synchro-reluctant rotating electric machine (assisted by permanent magnets) or to buried magnets and concerns more particularly the particular architecture of a rotor of such a machine.
  • such an electric machine comprises a stator and a rotor arranged coaxially one inside the other.
  • the rotor consists of a rotor body with a stack of sheets placed on a rotor shaft. These sheets include housings for permanent magnets and perforations to create flux barriers making it possible to radially direct the magnetic flux from the magnets towards the stator and to promote the creation of a reluctant torque, and to lighten this rotor to reduce the centrifugal forces that the stack of sheets must withstand.
  • This rotor is generally housed inside a stator which carries electrical windings making it possible to generate a magnetic field making it possible to rotate the rotor.
  • the rotor of a synchro-reluctant machine comprises a plurality of axial recesses which pass through the sheets from side to side.
  • a first series of axial recesses arranged radially above each other and at a distance from each other, form housings for magnetic flux generators, here magnets permanent in the form of a rectangular bar.
  • the other series of recesses consists of perforations with an inclined radial direction, which start from these housings to arrive near the edge of the sheets, near the air gap.
  • the inclined perforations are arranged symmetrically in relation to the housings of the magnets so as to each time form a geometric figure substantially in the shape of a V with a flattened bottom with the flat bottom formed by the housing of the magnets and with the inclined arms of this V formed by the perforations. Flow barriers are thus created formed by the perforations.
  • the magnetic flux coming from the permanent magnets can then only pass through the solid parts between the perforations. These solid parts are made of a ferromagnetic material.
  • glue also called resin or any other adhesive component allowing the permanent magnet to be held in position in the recess).
  • the recess into which a permanent magnet is inserted is then filled with glue, which means that the volume of the recess containing the permanent magnet(s) is either filled by the permanent magnet or by the glue which then fills the space of the recess free of permanent magnets (in other words, the permanent magnet is cast in glue in the recess into which it is inserted). Therefore, the extraction of the permanent magnet for repair or the separation of the permanent magnet from the rotor body, for recycling in particular, implies at best the deterioration of the permanent magnet, otherwise an impossibility of extracting it. of the rotor. This constitutes a major obstacle to the recycling industry of electrical machines and more particularly permanent magnets.
  • the magnet is a strategic and critical material because it requires rare materials (also called “rare earths” and “heavy rare earths”) while it provides a densification of performance and thus a reduction of other component materials.
  • the machine copper, magnetic iron, aluminum
  • a reduction in the size of the inverter lower current for a given torque
  • an increase in the efficiency of the powertrain reducing the size of the battery (for example, lithium battery) for a given autonomy.
  • the rotor of this electric machine includes a rotor body and permanent magnets which are on the surface of the rotor body (and not inserted into the rotor body). Grooves are placed on the surface of the rotor body in contact with the permanent magnets to increase the magnetic force allowing the magnets to be held on the rotor body. Additionally, glue can be applied at the interface between the rotor body and the permanent magnets. However, the adhesive force is applied over the entire interface surface. As a result, the dismantling of permanent magnets turns out to be complex. In addition, the permanent magnets of this machine are arranged on the surface of the rotor. However, the solutions suitable for this machine topology cannot be transposed as they are to a synchro-reluctant machine topology assisted by magnets or to a machine with buried magnets.
  • the technical problem that the invention seeks to resolve consists of making the magnets more easily removable, without damaging them, so as to be able to reprocess them and put them back into the production of electrical machines. It is therefore necessary to improve the process of holding the magnet in position by making it removable.
  • the invention relates to an electric machine rotor comprising:
  • a rotor body formed by a stack of sheets, preferably configured to be positioned on a rotor shaft, and
  • each magnetic pole comprising at least one flux barrier, preferably at least two flux barriers located radially above each other, each flux barrier comprising at least one recess, each magnetic pole comprising at least one permanent magnet in a recess.
  • each recess into which a permanent magnet is inserted further comprises a groove, the groove being filled with adhesive component for fixing the permanent magnet in the recess.
  • the groove has a predefined maximum depth, preferably, the groove being defined by a rounded arcuate profile or by a groove.
  • the width of the groove is less than 50% of the width of the permanent magnet.
  • the predefined maximum depth is between 0.5 and 2 mm, preferably between 0.8 and 1.2 mm.
  • the groove is positioned on the surface of the recess closest to the axis of rotation of the rotor.
  • the permanent magnets are prismatic or non-prismatic.
  • each magnetic pole comprises a single flux barrier comprising two lateral recesses, each lateral recess comprising a prismatic permanent magnet.
  • each recess comprises several grooves, each groove being filled with adhesive component.
  • the invention also relates to an electric machine comprising a stator and a rotor as described, said rotor being housed inside said stator.
  • said electric machine is of the synchro-reluctant electric machine type.
  • Figure 1 represents an example of a flow barrier recess with a groove for placing the adhesive component, of a rotor for an electric machine according to the invention.
  • Figure 2 represents a first embodiment of a glued assembly of a permanent magnet in a flow barrier recess with a groove for placing the adhesive component, of a rotor for an electric machine according to the invention.
  • Figure 3 represents a second embodiment of a glued assembly of a permanent magnet in a flow barrier recess with a groove for placing the adhesive component, of a rotor for an electric machine according to the invention.
  • Figure 4 represents a perspective view of a prismatic permanent magnet with the adhesive component intended to be placed in the groove of the recess of a flux barrier, of a rotor for an electric machine according to the invention.
  • Figure 5 represents an embodiment of a rotor for an electric machine comprising several flow barriers with permanent magnets glued to each recess via a groove, according to the invention.
  • the invention relates to a rotor for an electric machine, in particular for an electric machine, for example of the buried magnet type, and more particularly for a synchro-reluctant type machine assisted by permanent magnets. Furthermore, the present invention relates to an electrical machine, preferably of the synchro-reluctant type, comprising a rotor according to the invention and a stator, the rotor being arranged within the stator, preferably coaxially therewith.
  • the electric machine rotor comprising:
  • a rotor body formed by a stack of sheets, preferably configured to be positioned on a rotor shaft, and
  • Each magnetic pole comprises at least one flux barrier, preferably at least two flux barriers located radially above each other and each flux barrier comprises at least one recess. Additionally, each magnetic pole includes at least one permanent magnet in a recess.
  • the flow barrier recesses are axial.
  • the recesses extend in the axial (longitudinal) direction, i.e. along the axis of the rotor passing through the rotor over its entire axial length.
  • Permanent magnets generate a magnetic flux, allowing the rotation of the rotor by creating a rotating magnetic field that can also be generated by the stator.
  • the flux barriers make it possible to guide the magnetic field generated by the rotor and by the at least one permanent magnet towards the air gap (the air gap being the space formed between the periphery of the rotor and the stator), so as to limit magnetic flux leaks and increase the performance (notably torque and power) of the electric machine.
  • a magnetic pole pair consists of two magnetic poles of opposite polarity.
  • the recesses into which permanent magnets are inserted are fully inserted into the rotor body: in other words, the magnets are inserted (buried) in the rotor body and are not positioned on the surface of the rotor body. Thus, the performance of the electric machine is improved.
  • each recess into which a permanent magnet is inserted comprises at least one groove, the at least one groove being filled with an adhesive component (in particular a glue or a resin) for fixing the permanent magnet in the obviously.
  • the recess includes a shape for inserting a permanent magnet and an additional groove (or notches) for the adhesive component.
  • the adhesive component used to hold the permanent magnet in position in the recess is limited to the surface of the groove (or grooves) in contact with the permanent magnet.
  • the bonding zone of the invention constitutes a reduced zone of the surface of the magnet.
  • the permanent magnet can be more easily dismantled, for example by local machining of the adhesive component or by support distributed over the apparent surface of the magnet which would stress the adhesive component in shear. As a result, the permanent magnet can be removed from the recess without damaging the permanent magnet. Subsequently, the term glue is used to designate the adhesive component but it is of course understood that the glue described could be replaced by another adhesive component such as a resin.
  • the groove forms a hollow on the rotor body, allowing the glue to be placed in the groove.
  • the glue used to hold the permanent magnet in the recess can be limited to the groove (or grooves): in other words, the glue can only be placed in the groove (or in the gorges). There is therefore no glue on the surface of the recess outside the areas where the grooves are installed.
  • the glue surface (the surface of the groove at the interface with the permanent magnet) on the permanent magnet can be adapted to the level of vibrations expected on the rotor.
  • the groove can extend over the entire longitudinal length (along the axis of the rotor) of the rotor body.
  • we can ensure an adhesive surface of the permanent magnet over the entire length in contact with the rotor body.
  • each recess can be formed between two lines, for example between an upper line and a lower line.
  • the upper and lower lines define the upper and lower edges of the flow barriers and form an upper surface (formed by the upper line and extending along the entire axial length of the rotor body) and a lower surface (formed by the lower line and extending over the entire axial length of the rotor body).
  • upper and lower extend radially relative to the rotor axis.
  • the upper line (the upper edge) and the upper surface of a recess are further from the rotor axis than the lower line (the lower edge) and the lower surface of the same recess.
  • the groove can have a predefined maximum depth so as to optimize the adhesive force.
  • the predetermined maximum depth means the greatest value of the depth of the groove in relation to the surface of the recess on which it is installed. This maximum depth therefore corresponds to the maximum thickness of glue that can be placed between the bottom of the groove and the permanent magnet.
  • the groove (or at least one groove) can be defined by a rounded profile in the form of an arc (for example by a predefined radius) and preferably, the groove can have a predefined maximum depth, or by a groove (of rectangular section or square for example or substantially parallelepiped, preferably with rounded edge shapes) of predetermined maximum depth.
  • This rounded profile or this groove allows easy production of the groove by industrial sheet metal cutting tools (laminations) and ensures good cohesion through the adhesive bonding force.
  • the width of the groove (or the sum of the widths of the different grooves filled with glue) can be less than 50%, preferably less than 25% and even more preferably, less than 10 %, of the width of the permanent magnet.
  • groove width we mean the width of the groove at the interface between the groove and the permanent magnet.
  • the width is then the width of the groove, width at the level of the interface with the permanent magnet.
  • width of the permanent magnet we mean the dimension of the magnet in the direction parallel to the width of the groove.
  • the width can be thought of as the length of the string at the neutral line (also called neutral fiber) of the permanent magnet.
  • the bonding surface can be limited to a maximum of 50% of the exterior surface of the permanent magnet, preferably less than 25% and even more preferably, less than 10%, of the exterior surface of the permanent magnet. permanent magnet.
  • the permanent magnet By limiting the bonding surface, disassembly of the permanent magnet is made easier and recycling of the permanent magnet is easier. In addition, the permanent magnet can be dismantled without damaging it.
  • the predefined maximum depth can be between 0.5 and 2 mm, preferably between 0.8 and 1.2 mm. Such a depth ensures a sufficient volume of glue to ensure that the permanent magnet is held in position.
  • the depth of the groove can be between 0.5 and 2 mm, preferably between 0.8 and 1.2 mm. Such a depth ensures a sufficient volume of glue to ensure that the permanent magnet is held in position.
  • the groove can be positioned on the surface of the recess closest to the axis of rotation of the rotor (lower surface of the recess).
  • the recess can be delimited by an upper surface and a lower surface, the upper surface being further from the axis of the rotor than the lower surface. This embodiment allows for easier production.
  • the groove can be positioned on the surface of the recess furthest from the axis of rotation of the rotor (upper surface of the recess) to allow easier contact between the upper surface of the recess and the magnet using centrifugal force which tends to naturally push the magnet towards the upper surface.
  • the permanent magnets can be prismatic or non-prismatic.
  • Prismatic permanent magnets allow a simple realization of the invention.
  • Non-prismatic magnets can be produced for example by machining or by powder sintering techniques or by injection.
  • the non-prismatic magnets can adapt to recesses of complex shape, for example to recesses used to form flow barriers of concave shape (including the center line, i.e. the middle line , is concave and preferably without discontinuities).
  • center line a line which is equidistant from the edges of the flow barrier (which respectively face the center and the periphery of the rotor), this center line is defined in a cross section of the rotor (i.e. i.e. in a plane perpendicular to the axis of the rotor).
  • line “without discontinuities” we mean that the line concerned is entirely differentiable and that there does not exist a point where the derivative on one side of the point is not equal to the derivative on the other side of the point .
  • the center line also crosses the magnetic bridge. In other words, a magnetic bridge does not form a centerline discontinuity.
  • each magnetic pole can comprise a single flux barrier comprising two lateral recesses, each lateral recess comprising a prismatic permanent magnet.
  • Each lateral recess extends between two surfaces, an upper surface and a lower surface, the two surfaces preferably being parallel to each other.
  • the rotor can be a V-shaped rotor with bonding to limit the number of magnets to be placed in the rotor.
  • each recess may comprise several grooves, each groove being filled with glue, for fixing the permanent magnet in the recess.
  • glue for fixing the permanent magnet in the recess.
  • the use of several grooves filled with glue increases the adhesive force and increases the bonding surface between the rotor body and the permanent magnet. Increasing the adhesive strength is particularly advantageous where high vibrations are expected during operation.
  • There glue can then be limited to the different grooves: there is no glue outside the groove areas, so as to facilitate the dismantling and recycling of the permanent magnet.
  • the grooves can all be positioned on the surface of the recess closest to the axis of rotation of the rotor (lower surface of the recess) or on the surface farthest from the axis of rotation of the rotor (upper surface of the recess).
  • at least one groove can be positioned on the surface of the recess closest to the axis of rotation of the rotor (lower surface of the recess) and at least one other groove can be positioned on the surface of the recess farthest from the axis of rotation of the rotor (upper surface of the recess).
  • Figure 5 illustrates, in a schematic and non-limiting manner, a rotor for an electric machine according to the invention.
  • the rotor comprises a rotor body 7 composed of laminated sheets of ferromagnetic material.
  • the rotor body 7 includes four magnetic poles P (but could include a different number of magnetic poles, the number of poles being a multiple of two).
  • Each magnetic pole P shown in the figure includes a single flux barrier (but could include several flux barriers positioned radially one above the other).
  • the magnetic flux barrier of each magnetic pole P here comprises two side recesses 1 and a permanent magnet 6 is inserted into each of the side recesses 1 of each magnetic pole P.
  • the flux barriers could comprise a single recess or more than two recesses and/or some recesses may not include permanent magnets.
  • Each lateral recess 1 is delimited by an upper surface 2 and a lower surface 3.
  • the upper 2 and lower 3 surfaces of the recesses are defined in relation to radial lines (represented by the phantom line) passing through the center C (by the axis of rotation of the rotor).
  • the radial line intersects the lower surface at a point 11 and intersects the upper surface at a point 10.
  • the rotor body 7 is delimited by an internal diameter 8, capable of engaging on a rotor axis (not shown) and by an external diameter 9, capable of being inserted into the stator (not shown) coaxial and surrounding the rotor.
  • the stator and the rotor thus form an electric machine and more particularly an electric machine of the synchro-reluctant type.
  • Each recess 1 into which a permanent magnet 6 is inserted comprises a groove 4, which is filled with glue for holding the permanent magnet 6 in the rotor body 7.
  • the volume of the recess 1 which is not filled by the permanent magnet 6, in particular, the end volumes 12, are not filled with glue and are therefore zones free where air can circulate, facilitating the cooling of the permanent magnets.
  • the bonding zone between each recess 1 and the permanent magnet 6 which is inserted there is limited to the groove 4.
  • each groove 4 is positioned on the upper surface 2 of each recess 1 but could also be installed on the lower surface 3 of each recess 1.
  • each recess 1 could include several grooves 4 installed on the upper surface 2 and/or on the lower surface 3.
  • Figure 1 illustrates, in a schematic and non-limiting manner, an example of a recess with a groove in a rotor for an electric machine according to the invention.
  • the recess 1 shown comprises an upper surface 2 and a lower surface 3, which are here parallel to each other (they may not be parallel). As shown, the upper 2 and lower 3 surfaces are flat and therefore the recess 1 is suitable for the installation of prismatic permanent magnets. Of course, the upper 2 and lower 3 surfaces could be generated from curved lines, in particular concave, extending over the entire axial length of the rotor body, so as to adapt to non-prismatic permanent magnets, thus allowing to increase the electromagnetic performance of the electrical machine.
  • the recess 1 comprises a groove 4 forming a hollow in the rotor body.
  • the groove 4 is positioned on the upper surface 2 but could alternatively be positioned on the lower surface 3.
  • the groove 4 is a rounded profile, forming an arc of a circle, of predetermined radius R and predetermined maximum depth Lp.
  • the predetermined maximum depth corresponds to the distance between the bottom of the groove 4 forming an arc of a circle and the upper surface 2 (but could be the lower surface if the groove 4 were positioned there).
  • the predetermined maximum depth Lp is between 0.5 mm and 2 mm.
  • the groove could be made by a groove of rectangular or square section, in particular or substantially parallelepiped, preferably, with rounded edge shapes. The predetermined maximum depth would then be the distance between the bottom of the groove and the top surface of the recess (but could be the bottom surface if the groove was positioned there).
  • the width L of the groove at the interface with the permanent magnet forms a reduced bonding zone, that is to say a bonding surface which represents less than 50% of the external surface of the permanent magnet.
  • the recess 1 shown comprises an upper surface 2 and a lower surface 3, which are here parallel to each other but could not be parallel.
  • the upper 2 and lower 3 surfaces are flat and therefore the recess 1 is suitable for the installation of prismatic permanent magnets.
  • the upper 2 and lower 3 surfaces could be generated from curved lines, in particular concave, extending over the entire axial length of the rotor body, so as to adapt to non-prismatic permanent magnets, thus allowing to increase the electromagnetic performance of the electrical machine.
  • the recess 1 comprises a groove 4 forming a hollow in the rotor body.
  • the groove 4 is positioned on the upper surface 2 but could alternatively be positioned on the lower surface 3.
  • the groove 4 is a rounded profile, forming an arc of a circle, of predetermined radius R and predetermined maximum depth Lp.
  • the predetermined maximum depth corresponds to the distance between the bottom of the groove 4 forming an arc of a circle and the upper surface 2 (but could be the lower surface if the groove 4 were positioned there) and therefore to the maximum distance between the bottom of the groove 4 and the permanent magnet 6.
  • the predetermined maximum depth Lp is between 0.5 mm and 2 mm.
  • the groove could be made by a groove of rectangular or square section, in particular or substantially parallelepiped, preferably, with rounded edge shapes. The predetermined maximum depth would then be the distance between the bottom of the groove and the upper surface of the recess (but could be the lower surface if the groove was positioned there) and then corresponds to the maximum distance between the bottom of the groove and the permanent magnet 6.
  • the width L of the groove at the interface with the permanent magnet forms a reduced bonding zone.
  • the width of the groove L is within 50% of the width of the permanent magnet L2.
  • the bonding surface represents less than 50% of the exterior surface, preferably less than 50% of the upper surface or the lower surface on which the groove is located.
  • the permanent magnet 6, here prismatic, is inserted into the recess 1 and glue 5 is placed in the groove 4 to hold the permanent magnet 6 in position in the recess 1.
  • glue 5 is placed in the groove 4 to hold the permanent magnet 6 in position in the recess 1.
  • the glue zone 5 is limited to the groove 4. In particular, there is no glue in the end volumes 12 of the recess 1, located on either side of the permanent magnet 6.
  • Figure 3 illustrates, in a schematic and non-limiting manner, a second example of mounting a permanent magnet 6 in a recess 1 of a rotor for an electric machine according to the invention.
  • the recess 1 shown comprises an upper surface 2 and a lower surface 3, which are parallel to each other (but which may not be parallel). As shown, the upper 2 and lower 3 surfaces are flat and therefore the recess 1 is suitable for the installation of prismatic permanent magnets. Of course, the upper 2 and lower 3 surfaces could be generated from curved lines, in particular concave, extending over the entire axial length of the rotor body, so as to adapt to non-prismatic permanent magnets, thus allowing to increase the electromagnetic performance of the electrical machine.
  • the recess 1 comprises a groove 4 forming a hollow in the rotor body.
  • the groove 4 is positioned on the lower surface 3.
  • the groove 4 is a rounded profile, forming an arc of a circle, of predetermined radius R and predetermined maximum depth Lp.
  • the predetermined maximum depth corresponds to the distance between the bottom of the groove 4 forming an arc of a circle and the upper surface 2 (but could be the lower surface if the groove 4 were positioned there) and therefore to the maximum distance between the bottom of the groove 4 and the permanent magnet 6.
  • the predetermined maximum depth Lp is between 0.5 mm and 2 mm.
  • the groove could be made by a groove of rectangular or square section, in particular or substantially parallelepiped, preferably, with rounded edge shapes. The predetermined maximum depth would then be the distance between the bottom of the groove and the upper surface of the recess (but could be the lower surface if the groove was positioned there) and then corresponds to the maximum distance between the bottom of the groove and the permanent magnet 6.
  • the width L of the groove at the interface with the permanent magnet forms a reduced bonding zone.
  • the width of the groove L is within 50% of the width of the permanent magnet L2.
  • the bonding surface represents less than 50% of the exterior surface, preferably less than 50% of the upper surface or the lower surface on which the groove is located.
  • the permanent magnet 6, here prismatic, is inserted into the recess 1 and glue 5 is placed in the groove 4 to hold the permanent magnet in position, 6 in the recess 1.
  • the glue zone 5 is limited to the groove 4. In particular, there is no glue in the end volumes 12 of the recess 1, located on either side of the permanent magnet 6.
  • Figure 4 illustrates, in a schematic and non-limiting manner, a permanent magnet with its bonding zone according to the invention.
  • the permanent magnet 6 shown is prismatic but it could be of non-prismatic shape to increase the electromagnetic performance of the electric machine.
  • the permanent magnet 6 is coated with glue 5 on the area shown in black in the figure, this area extending over the entire length of the permanent magnet (which corresponds to the axial length of the rotor body along the axis of rotation of the rotor). This glue zone 5 is small and does not cover the entire exterior surface of the magnet.
  • the glue width L at the interface between the groove (in which the glue is placed) and the permanent magnet 6 is less than the width L2 of the magnet.
  • the width L of glue 5 represents less than 50% of the width L2 of the permanent magnet 6 and here it represents less than 25% of the width L2 of the permanent magnet 6.

Landscapes

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

Abstract

L'invention concerne un rotor et une machine électrique, le rotor comprenant : - un corps de rotor (7), et - une pluralité de paires de pôles magnétiques (P), chaque pôle magnétique (P) comprenant au moins une barrière de flux, chaque barrière de flux comprenant au moins un évidement (1), chaque pôle magnétique (P) comprenant au moins un aimant permanent (6) dans un évidement (1) De plus, chaque évidement (1) dans lequel est inséré un aimant permanent (6) comporte une gorge (4), la gorge (4) étant remplie de colle pour la fixation de l'aimant permanent (6) dans l'évidement (1).

Description

ROTOR DE MACHINE ÉLECTRIQUE AVEC UN ÉVIDEMENT COMPRENANT UN ADHÉSIF
Domaine technique
La présente invention se rapporte à une machine électrique tournante synchro-réluctante (assistée d'aimants permanents) ou à aimants enterrés et concerne plus particulièrement l’architecture particulière d’un rotor d’une telle machine.
Généralement, une telle machine électrique comporte un stator et un rotor disposés coaxialement l'un dans l'autre.
Le rotor est formé d'un corps de rotor avec un empilage de tôles placé sur un arbre de rotor. Ces tôles comprennent des logements pour des aimants permanents et des perforations pour créer des barrières de flux permettant de diriger radialement le flux magnétique des aimants vers le stator et pour favoriser la création d’un couple reluctant, et d’alléger ce rotor pour diminuer les efforts centrifuges que l’empilage de tôles doit supporter.
Ce rotor est généralement logé à l'intérieur d'un stator qui porte des bobinages électriques permettant de générer un champ magnétique permettant d'entraîner en rotation le rotor.
Technique antérieure
Comme cela est mieux décrit notamment dans la demande de brevet W02020/020580, le rotor d’une machine synchro-réluctante comprend une pluralité d'évidements axiaux qui traversent les tôles de part en part.
Pour la conception du rotor décrite dans cette demande de brevet, une première série d'évidements axiaux, disposés radialement les uns au-dessus des autres et à distance les uns des autres, forment des logements pour des générateurs de flux magnétiques, ici des aimants permanents sous forme de barreau rectangulaire.
L'autre série d'évidements consiste en des perforations de direction radiale inclinée, qui partent de ces logements pour arriver au voisinage du bord des tôles, au voisinage de l’entrefer.
Les perforations inclinées sont disposées symétriquement par rapport aux logements des aimants de manière à former à chaque fois une figure géométrique sensiblement en forme de V à fond aplati avec le fond plat formé par le logement des aimants et avec les bras inclinés de ce V formés par les perforations. Il se crée ainsi des barrières de flux formées par les perforations. Le flux magnétique provenant des aimants permanents ne peut alors que transiter par les parties pleines entre les perforations. Ces parties pleines sont constituées d’un matériau ferromagnétique. De manière connue, les aimants permanents sont maintenus en position dans les évidements du rotor grâce à de la colle (aussi appelée résine ou tout autre composant adhésif permettant le maintien de l’aimant permanent en position dans l’évidement). L’évidement dans lequel un aimant permanent est inséré est alors comblé de colle, ce qui signifie que le volume de l’évidement contenant le ou les aimants permanents est soit rempli par l’aimant permanent, soit par la colle qui remplit alors l’espace de l’évidement libre d’aimants permanents (en d’autres termes, l’aimant permanent est coulé dans la colle dans l'évidement dans lequel il est inséré). De ce fait, l’extraction de l’aimant permanant pour réparation ou la séparation de l’aimant permanent du corps de rotor, pour le recyclage notamment, implique au mieux la détérioration de l’aimant permanent, sinon une impossibilité de l’extraire du rotor. Cela constitue un verrou majeur de l’industrie de recyclage des machines électriques et plus particulièrement des aimants permanents. En effet, l’aimant est un matériau stratégique et critique car il nécessite des matériaux rares (appelées aussi « terres rares » et « terres rares lourdes ») alors qu’il apporte une densification de performances et ainsi une réduction d’autres matériaux composant la machine (cuivre, fer magnétique, aluminium), une réduction de la taille de l’onduleur (courant moindre pour un couple donné), et un accroissement de l’efficacité du groupe moto propulseur réduisant la taille de la batterie (par exemple, batterie au lithium) pour une autonomie donnée.
On connait notamment la demande de brevet US 2013 / 270 954 AA qui concerne un rotor de machine électrique. Le rotor de cette machine électrique comprend un corps de rotor et des aimants permanents qui sont à la surface du corps de rotor (et non insérés dans le corps de rotor). Des rainures sont mises en place sur la surface du corps de rotor en contact avec les aimants permanents pour augmenter la force magnétique permettant le maintien des aimants sur le corps de rotor. De plus, de la colle peut être appliquée au niveau de l’interface entre le corps de rotor et les aimants permanents. Toutefois, la force adhésive est appliquée sur toute la surface d’interface. De ce fait, le démontage des aimants permanents s’avère complexe. De plus, les aimants permanents de cette machine sont disposés à la surface du rotor. Or, les solutions propices à cette topologie de machine ne sont pas transposables en l’état à une topologie de machine synchro-réluctante assistée d’aimants ou à une machine à aimants enterrés.
Pour améliorer la recyclabilité des machines électriques et plus particulièrement des aimants permanents, le problème technique que cherche à résoudre l’invention consiste à rendre les aimants plus facilement démontables, et ce sans les détériorer, de manière à pouvoir les retraiter et à les remettre dans la production des machines électriques. Il est donc nécessaire d’améliorer le procédé de maintien en position de l’aimant en le rendant démontable.
Résumé de l’invention
L’invention concerne un rotor de machine électrique comprenant :
- un corps de rotor, formé par un empilage de tôles, de préférence configuré pour être positionné sur un arbre de rotor, et
- une pluralité de paires de pôles magnétiques répartis circonférentiellement sur le corps de rotor, chaque pôle magnétique comprenant au moins une barrière de flux, de préférence au moins deux barrières de flux situées radialement les unes au-dessus des autres, chaque barrière de flux comprenant au moins un évidement, chaque pôle magnétique comprenant au moins un aimant permanent dans un évidement.
De plus, chaque évidement dans lequel est inséré un aimant permanent comporte en outre une gorge, la gorge étant remplie de composant adhésif pour la fixation de l’aimant permanent dans l’évidement.
Selon un mode de réalisation avantageux, la gorge a une profondeur maximale prédéfinie, de préférence, la gorge étant définie par un profil arrondi en arc de cercle ou par une rainure.
De préférence, la largeur de la gorge est inférieure à 50% de la largeur de l’aimant permanent. Avantageusement, la profondeur maximale prédéfinie est comprise entre 0,5 et 2 mm, de préférence entre 0,8 et 1 ,2 mm.
Selon une mise en œuvre de l’invention, la gorge est positionnée sur la surface de l’évidement la plus proche de l’axe de rotation du rotor.
Selon une configuration, les aimants permanents sont prismatiques ou non prismatiques.
De manière avantageuse, chaque pôle magnétique comprend une unique barrière de flux comprenant deux évidements latéraux, chaque évidement latéral comprenant un aimant permanent prismatique.
De préférence, chaque évidement comprend plusieurs gorges, chaque gorge étant remplie de composant adhésif.
L’invention concerne aussi une machine électrique comprenant un stator et un rotor tel que décrit, ledit rotor étant logé à l’intérieur dudit stator.
Avantageusement, ladite machine électrique est du type machine électrique synchro- réluctante.
Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages du rotor et de la machine électrique selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.
La figure 1 représente un exemple d’évidement de barrières de flux avec une gorge pour la mise en place du composant adhésif, d’un rotor pour machine électrique selon l’invention.
La figure 2 représente un premier mode de réalisation d’un assemblage collé d’un aimant permanent dans un évidement de barrières de flux avec une gorge pour la mise en place du composant adhésif, d’un rotor pour machine électrique selon l’invention.
La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation d’un assemblage collé d’un aimant permanent dans un évidement de barrières de flux avec une gorge pour la mise en place du composant adhésif, d’un rotor pour machine électrique selon l’invention.
La figure 4 représente une vue en perspective d’un aimant permanent prismatique avec le composant adhésif destiné à être mise en place dans la gorge de l’évidement d’une barrière de flux, d’un rotor pour machine électrique selon l’invention.
La figure 5 représente un mode de réalisation d’un rotor pour machine électrique comprenant plusieurs barrières de flux avec des aimants permanents collés à chaque évidement par l’intermédiaire d’une gorge, selon l’invention.
Description des modes de réalisation
L’invention concerne un rotor pour machine électrique, notamment pour une machine électrique par exemple du type à aimants enterrés, et plus particulièrement pour une machine de type synchro-réluctante assistée d’aimants permanents. En outre, la présente invention concerne une machine électrique, de préférence de type synchro-réluctante, comprenant un rotor selon l’invention et un stator, le rotor étant disposé au sein du stator, de préférence coaxialement à celui-ci.
On appelle « aimants enterrés » des aimants qui sont insérés au sein même du rotor, au contraire d’aimants de surface qui sont seulement disposés sur la surface du rotor et qui sont seulement séparés du stator par une lame d’air correspondant au jeu fonctionnel entre le stator et le rotor (ce jeu étant généralement appelé « entrefer »). Selon l'invention, le rotor de machine électrique comprenant :
- un corps de rotor, formé par un empilage de tôles, de préférence configuré pour être positionné sur un arbre de rotor, et
- une pluralité de paires de pôles magnétiques répartis circonférentiellement sur le corps de rotor.
Chaque pôle magnétique comprend au moins une barrière de flux, de préférence au moins deux barrières de flux situées radialement les unes au-dessus des autres et chaque barrière de flux comprend au moins un évidement. De plus, chaque pôle magnétique comprend au moins un aimant permanent dans un évidement.
Les évidements des barrières de flux sont axiaux. En d’autres termes, les évidements s’étendent dans la direction axiale (longitudinale), c’est-à-dire le long de l’axe du rotor en traversant le rotor sur toute sa longueur axiale.
Les aimants permanents permettent de générer un flux magnétique, permettant la rotation du rotor par la création d’un champ magnétique tournant pouvant être généré aussi par le stator. Les barrières de flux permettent de guider le champ magnétique généré par le rotor et par l’au moins un aimant permanent vers l’entrefer (l’entrefer étant l’espace formé entre la périphérie du rotor et le stator), de manière à limiter les fuites de flux magnétique et augmenter les performances (notamment couple et puissance) de la machine électrique. Une paire de pôles magnétiques comprend deux pôles magnétiques de polarité opposée.
Les évidements dans lesquels sont insérés des aimants permanents sont totalement insérés dans le corps de rotor : en d’autres termes, les aimants sont insérés (enterrés) dans le corps de rotor et ne sont pas positionnés à la surface du corps de rotor. Ainsi, les performances de la machine électrique sont améliorées.
En outre, chaque évidement dans lequel est inséré un aimant permanent comporte au moins une gorge, l’au moins une gorge étant remplie d’un composant adhésif (notamment une colle ou une résine) pour la fixation de l’aimant permanent dans l’évidement. En d’autres termes, l’évidement comprend une forme pour l’insertion d’un aimant permanent et une gorge supplémentaire (ou encoches) pour le composant adhésif. Ainsi, le composant adhésif servant au maintien en position de l’aimant permanent dans l’évidement est limité à la surface de la gorge (ou des gorges) en contact avec l’aimant permanent. Contrairement à l’art antérieur, la zone de collage de l’invention constitue une zone réduite de la surface de l’aimant. Grâce à cette surface de collage réduite (limitée à l’au moins une gorge), l'aimant permanent peut être plus facilement démonté, par exemple par usinage local du composant adhésif ou par un appui réparti sur la surface apparente de l’aimant qui contraindrait le composant adhésif en cisaillement. De ce fait, on peut retirer l’aimant permanent de l'évidement sans abîmer l’aimant permanent. Par la suite, on utilise le terme de colle pour désigner le composant adhésif mais il est bien entendu que la colle décrite pourrait être remplacé par un autre composant adhésif tel qu’une résine.
La gorge forme un creux sur le corps de rotor, permettant la mise en place de la colle dans la gorge.
Selon une configuration avantageuse, la colle servant au maintien de l’aimant permanent dans l’évidement peut être limitée à la gorge (ou aux gorges) : en d’autres termes, la colle peut n’être mise en place que dans la gorge (ou dans les gorges). Il n'y a donc pas de colle sur la surface de l’évidement en dehors des zones où les gorges sont implantées.
Avantageusement, la surface de colle (la surface de la gorge au niveau de l’interface avec l’aimant permanent) sur l’aimant permanent peut être adaptée au niveau de vibrations prévues sur le rotor.
De manière avantageuse, la gorge peut s’étendre sur toute la longueur longitudinale (le long de l’axe du rotor) du corps de rotor. Ainsi, on peut assurer une surface adhésive de l’aimant permanent sur toute la longueur en contact avec le corps de rotor.
Avantageusement, chaque évidement peut être formé entre deux lignes, par exemple entre une ligne supérieure et une ligne inférieure. Les lignes supérieure et inférieure délimitent les bords supérieur et inférieur des barrières de flux et forment une surface supérieure (formée par la ligne supérieure et s’étendant sur toute la longueur axiale du corps de rotor) et une surface inférieure (formée par la ligne inférieure et s’étendant sur toute la longueur axiale du corps de rotor).
Les termes « supérieur » et « inférieur » s’étendent radialement par rapport à l’axe du rotor. En d’autres, la ligne supérieure (le bord supérieur) et la surface supérieure d’un évidement est plus éloignée de l’axe du rotor que la ligne inférieure (le bord inférieur) et la surface inférieure du même évidement.
Selon une configuration de l'invention, la gorge peut avoir une profondeur maximale prédéfinie de manière à optimiser la force adhésive.
La profondeur maximale prédéterminée s’entend de la plus grande valeur de la profondeur de la gorge par rapport à la surface de l'évidement sur laquelle elle est implantée. Cette profondeur maximale correspond donc à l’épaisseur de colle maximale que l’on peut mettre en place entre le fond de la gorge et l’aimant permanent.
De manière avantageuse, la gorge (ou l’au moins une gorge) peut être définie par un profil arrondi en arc de cercle (par exemple par un rayon prédéfini) et de préférence, la gorge peut avoir une profondeur maximale prédéfinie, ou par une rainure (de section rectangulaire ou carrée par exemple ou sensiblement parallélépipédique, de préférence avec des formes d’arrêtés arrondies) de profondeur maximale prédéterminée. Ce profil arrondi ou cette rainure permettent une réalisation aisée de la gorge par outils de découpe de tôles (laminations) industriel et permettent d’assurer une bonne cohésion par la force adhésive de collage.
Selon une mise en œuvre de l’invention, la largeur de la gorge (ou la somme des largeurs des différentes gorges remplies de colle) peut être inférieure à 50%, de préférence inférieure à 25% et de manière encore préférée, inférieure à 10%, de la largeur de l’aimant permanent.
Par largeur de gorge, on entend la largeur de la gorge au niveau de l’interface entre la gorge et l’aimant permanent. Lorsque la gorge est une rainure de section rectangulaire (de préférence avec arrêtes arrondies), la largeur est alors la largeur de la rainure, largeur au niveau de l’interface avec l’aimant permanent.
Par largeur de l’aimant permanent, on entend la dimension de l’aimant dans la direction parallèle à la largeur de la gorge. Pour un aimant permanent de forme incurvée, la largeur peut être considérée comme la longueur de la corde au niveau de la ligne neutre (aussi appelée fibre neutre) de l’aimant permanent.
Additionnellement ou alternativement, la surface de collage peut être limitée au maximum à 50% de la surface extérieure de l’aimant permanent, de préférence inférieure à 25% et de manière encore préférée, inférieure à 10%, de la surface extérieure de l’aimant permanent.
En limitant la surface de collage, le démontage de l’aimant permanent est facilité et le recyclage de l’aimant permanent est plus aisé. En outre, le démontage de l’aimant permanent peut être réalisé sans le dégrader.
Selon une variante de l’invention, la profondeur maximale prédéfinie peut être comprise entre 0,5 et 2 mm, de préférence entre 0,8 et 1 ,2 mm. Une telle profondeur permet d'assurer un volume de colle suffisant pour assurer le maintien en position de l’aimant permanent.
Alternativement, lorsque la gorge est une rainure de section rectangulaire, la profondeur de la rainure peut être comprise entre 0,5 et 2 mm, de préférence entre 0,8 et 1 ,2 mm. Une telle profondeur permet d’assurer un volume de colle suffisant pour assurer le maintien en position de l’aimant permanent.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la gorge peut être positionnée sur la surface de l’évidement la plus proche de l’axe de rotation du rotor (surface inférieure de l’évidement). En effet, l’évidement peut être délimité par une surface supérieure et une surface inférieure, la surface supérieure étant plus éloignée de l'axe du rotor que la surface inférieure. Ce mode de réalisation permet une réalisation plus facile.
De manière préférentielle, la gorge peut être positionnée sur la surface de l’évidement la plus éloignée de l’axe de rotation du rotor (surface supérieure de l’évidement) pour permettre un contact facilité entre la surface supérieure de l’évidement et l’aimant à l'aide de la force centrifuge qui a tendance à naturellement pousser l’aimant vers la surface supérieure.
De manière avantageuse, les aimants permanents peuvent être prismatiques ou non prismatiques. Les aimants permanents prismatiques permettent une réalisation simple de l’invention. Les aimants non prismatiques peuvent être réalisés par exemple par usinage ou par des techniques de frittage des poudres ou par une injection. De plus, les aimants non prismatiques peuvent s’adapter à des évidements de forme complexe, par exemple à des évidements servant à former des barrières de flux de forme concave (dont la ligne médiane, c’est-à-dire la ligne du milieu, est concave et de préférence sans discontinuités).
On appelle « ligne médiane » une ligne qui est à égale distance des bords de la barrière flux (qui font respectivement face au centre et à la périphérie du rotor), cette ligne médiane est définie dans une section transversale du rotor (c’est-à-dire dans un plan perpendiculaire à l’axe du rotor).
Par ligne « sans discontinuités », on entend que la ligne concernée est entièrement dérivable et qu’il n’existe pas de point où la dérivée d’un côté du point n’est pas égale à la dérivée de l’autre côté du point. Lorsqu’une barrière de flux est formée d’une pluralité d’évidements séparés notamment par au moins un pont magnétique, la ligne médiane traverse également le pont magnétique. Autrement dit, un pont magnétique ne forme pas une discontinuité de la ligne médiane.
Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, chaque pôle magnétique peut comprendre une unique barrière de flux comprenant deux évidements latéraux, chaque évidement latéral comprenant un aimant permanent prismatique. Chaque évidement latéral s’étend entre deux surfaces, une surface supérieure et une surface inférieure, les deux surfaces étant de préférence parallèles entre elles. Ainsi, le rotor peut être un rotor en V avec collage pour limiter le nombre d'aimants à mettre place dans le rotor.
De préférence, chaque évidement peut comprendre plusieurs gorges, chaque gorge étant remplie de colle, pour la fixation de l’aimant permanent dans l’évidement. L’utilisation de plusieurs gorges remplies de colle permet d’augmenter la force adhésive et d’augmenter la surface de collage entre le corps de rotor et l’aimant permanent. Augmenter la force adhésive est particulièrement avantageuse en cas de fortes vibrations prévues en fonctionnement. La colle peut alors être limitée aux différentes gorges : il n’y a pas de colle en dehors des zones des gorges, de manière à faciliter le démontage et le recyclage de l’aimant permanent.
Lorsque plusieurs gorges remplies de colle sont mises en place sur un même évidement, les gorges peuvent toutes être positionnées sur la surface de l’évidement la plus proche de l’axe de rotation du rotor (surface inférieure de l'évidement) ou sur la surface la plus éloignée de l’axe de rotation du rotor (surface supérieure de l’évidement). Alternativement, au moins une gorge peut être positionnée sur la surface de l’évidement la plus proche de l’axe de rotation du rotor (surface inférieure de l’évidement) et au moins une autre gorge peut être positionnée sur la surface de l'évidement la plus éloignée de l’axe de rotation du rotor (surface supérieure de l’évidement).
La figure 5 illustre, de manière schématique et non limitative, un rotor pour machine électrique selon l’invention.
Le rotor comprend un corps de rotor 7 composé de tôles laminées en matériau ferromagnétique. Le corps de rotor 7 comprend quatre pôles magnétiques P (mais pourrait comprendre un nombre de pôles magnétiques différent, le nombre de pôles étant un multiple de deux).
Chaque pôle magnétique P représenté sur la figure comprend une seule et unique barrière de flux (mais pourrait comprendre plusieurs barrières de flux positionnées radialement les unes au-dessus des autres).
La barrière de flux magnétique de chaque pôle magnétique P comprend ici deux évidements latéraux 1 et un aimant permanent 6 est inséré dans chacun des évidements latéraux 1 de chaque pôle magnétique P. Alternativement, les barrières de flux pourraient comprend un seul évidement ou plus de deux évidements et/ou certains évidements pourraient ne pas comprendre d’aimants permanents.
Chaque évidement latéral 1 est délimité par une surface supérieure 2 et une surface inférieure 3.
Les surfaces supérieure 2 et inférieure 3 des évidements sont définies par rapport à des droites radiales (représentées par le trait mixte) passant par le centre C (par l’axe de rotation du rotor). La droite radiale coupe la surface inférieure en un point 11 et coupe la surface supérieure en un point 10. On parle de surface supérieure lorsque le point 10 se trouve à une distance du centre C supérieure à la distance du point 11 au centre C. À l’inverse, on parle de surface inférieure lorsque le point 11 se trouve à une distance du centre C inférieure à la distance du point 10 au centre C.
Le corps de rotor 7 est délimité par un diamètre interne 8, apte à s’engager sur un axe de rotor (non représenté) et par un diamètre externe 9, apte à s’introduire dans le stator (non représenté) coaxial et entourant le rotor. Le stator et le rotor forment ainsi une machine électrique et plus particulièrement une machine électrique de type synchro-réluctante.
Chaque évidement 1 dans lequel un aimant permanent 6 est inséré comprend une gorge 4, qui est remplie de colle pour le maintien de l’aimant permanent 6 dans le corps de rotor 7.
En dehors de la gorge 4 remplie de colle, le volume de l'évidement 1 qui n’est pas rempli par l’aimant permanent 6, notamment, les volumes d’extrémité 12, ne sont pas remplies de colle et sont donc des zones libres où de l'air peut circuler, facilitant le refroidissement des aimants permanents. Ainsi, la zone de collage entre chaque évidement 1 et l’aimant permanent 6 qui y est inséré est limitée à la gorge 4.
Tel que représenté sur la figure, chaque gorge 4 est positionnée sur la surface supérieure 2 de chaque évidement 1 mais pourrait également être implantée sur la surface inférieure 3 de chaque évidement 1 . De même, chaque évidement 1 pourrait comprendre plusieurs gorges 4 implantées sur la surface supérieure 2 et/ou sur la surface inférieure 3.
La figure 1 illustre, de manière schématique et non limitative, un exemple d’évidement avec gorge d’un rotor pour machine électrique selon l’invention.
L’évidement 1 représenté comprend une surface supérieure 2 et une surface inférieure 3, qui sont ici parallèles entre elles (elles pourraient ne pas être parallèles). Tel que représenté, les surfaces supérieure 2 et inférieure 3 sont planes et donc l’évidement 1 est adapté à la mise en place d’aimants permanents prismatiques. Bien entendu, les surfaces supérieure 2 et inférieure 3 pourraient être générées à partir de lignes incurvées, notamment concaves, s’étendant sur toute la longueur axiale du corps de rotor, de manière à s’adapter à des aimants permanents non prismatiques, permettant ainsi d’augmenter les performances électromagnétiques de la machine électrique.
L’évidement 1 comprend une gorge 4 formant un creux dans le corps de rotor. Ici, la gorge 4 est positionnée sur la surface supérieure 2 mais pourrait alternativement être positionnée sur la surface inférieure 3.
La gorge 4 est un profil arrondi, formant un arc de cercle, de rayon R prédéterminé et de profondeur maximale prédéterminée Lp. La profondeur maximale prédéterminée correspond à la distance entre le fond de la gorge 4 formant un arc de cercle et la surface supérieure 2 (mais pourrait être la surface inférieure si la gorge 4 y était positionnée). Par exemple, la profondeur maximale prédéterminée Lp est comprise entre 0,5 mm et 2 mm. Alternativement, la gorge pourrait être réalisée par une rainure de section rectangulaire ou carrée notamment ou sensiblement parallélépipédique, de préférence, avec des formes d’arrêtés arrondies. La profondeur maximale prédéterminée serait alors la distance entre le fond de la rainure et la surface supérieure de l’évidement (mais pourrait être la surface inférieure si la rainure y était positionnée). De plus, la largeur L de la gorge au niveau de l’interface avec l’aimant permanent, forme une zone de collage réduite, c’est-à-dire une surface de collage qui représente moins de 50% de la surface extérieure de l’aimant permanent.
La figure 2 illustre, de manière schématique et non limitative, un premier exemple de montage d’un aimant permanent 6 dans un évidement 1 d’un rotor pour machine électrique selon l’invention.
L’évidement 1 représenté comprend une surface supérieure 2 et une surface inférieure 3, qui sont ici parallèles entre elles mais pourraient ne pas être parallèles. Tel que représenté, les surfaces supérieure 2 et inférieure 3 sont planes et donc l’évidement 1 est adapté à la mise en place d’aimants permanents prismatiques. Bien entendu, les surfaces supérieure 2 et inférieure 3 pourraient être générées à partir de lignes incurvées, notamment concaves, s’étendant sur toute la longueur axiale du corps de rotor, de manière à s’adapter à des aimants permanents non prismatiques, permettant ainsi d’augmenter les performances électromagnétiques de la machine électrique.
L’évidement 1 comprend une gorge 4 formant un creux dans le corps de rotor. Ici, la gorge 4 est positionnée sur la surface supérieure 2 mais pourrait alternativement être positionnée sur la surface inférieure 3.
La gorge 4 est un profil arrondi, formant un arc de cercle, de rayon R prédéterminé et de profondeur maximale prédéterminée Lp. La profondeur maximale prédéterminée correspond à la distance entre le fond de la gorge 4 formant un arc de cercle et la surface supérieure 2 (mais pourrait être la surface inférieure si la gorge 4 y était positionnée) et donc à la distance maximale entre le fond de la gorge 4 et l’aimant permanent 6. Par exemple, la profondeur maximale prédéterminée Lp est comprise entre 0,5 mm et 2 mm. Alternativement, la gorge pourrait être réalisée par une rainure de section rectangulaire ou carrée notamment ou sensiblement parallélépipédique, de préférence, avec des formes d’arrêtés arrondies. La profondeur maximale prédéterminée serait alors la distance entre le fond de la rainure et la surface supérieure de l’évidement (mais pourrait être la surface inférieure si la rainure y était positionnée) et correspond alors à la distance maximale entre le fond de la rainure et l’aimant permanent 6.
De plus, la largeur L de la gorge au niveau de l’interface avec l’aimant permanent, forme une zone de collage réduite. La largeur de la gorge L est intérieure à 50% de la largeur de l’aimant permanent L2. Ainsi, la surface de collage représente moins de 50% de la surface extérieure, de préférence moins de 50% de la surface supérieure ou de la surface inférieure sur laquelle est implantée la gorge.
L’aimant permanent 6, ici prismatique, est inséré dans l’évidement 1 et de la colle 5 est mise en place dans la gorge 4 pour le maintien en position de l’aimant permanent 6 dans l’évidement 1 . On pourrait alternativement mettre de la colle dans la gorge de l’évidement et insérer ensuite les aimants permanents dans l’évidement.
La zone de colle 5 est limitée à la gorge 4. Notamment, il n’y a pas de colle dans les volumes d’extrémité 12 de l’évidement 1 , situés de part et d’autre de l’aimant permanent 6.
La figure 3 illustre, de manière schématique et non limitative, un deuxième exemple de montage d'un aimant permanent 6 dans un évidement 1 d’un rotor pour machine électrique selon l’invention.
L’évidement 1 représenté comprend une surface supérieure 2 et une surface inférieure 3, qui sont parallèles entre elles (mais qui pourraient ne pas être parallèles). Tel que représenté, les surfaces supérieure 2 et inférieure 3 sont planes et donc l’évidement 1 est adapté à la mise en place d’aimants permanents prismatiques. Bien entendu, les surfaces supérieure 2 et inférieure 3 pourraient être générées à partir de lignes incurvées, notamment concaves, s’étendant sur toute la longueur axiale du corps de rotor, de manière à s’adapter à des aimants permanents non prismatiques, permettant ainsi d’augmenter les performances électromagnétiques de la machine électrique.
L’évidement 1 comprend une gorge 4 formant un creux dans le corps de rotor. Ici, la gorge 4 est positionnée sur la surface inférieure 3.
La gorge 4 est un profil arrondi, formant un arc de cercle, de rayon R prédéterminé et de profondeur maximale prédéterminée Lp.
La profondeur maximale prédéterminée correspond à la distance entre le fond de la gorge 4 formant un arc de cercle et la surface supérieure 2 (mais pourrait être la surface inférieure si la gorge 4 y était positionnée) et donc à la distance maximale entre le fond de la gorge 4 et l’aimant permanent 6. Par exemple, la profondeur maximale prédéterminée Lp est comprise entre 0,5 mm et 2 mm. Alternativement, la gorge pourrait être réalisée par une rainure de section rectangulaire ou carrée notamment ou sensiblement parallélépipédique, de préférence, avec des formes d’arrêtés arrondies. La profondeur maximale prédéterminée serait alors la distance entre le fond de la rainure et la surface supérieure de l’évidement (mais pourrait être la surface inférieure si la rainure y était positionnée) et correspond alors à la distance maximale entre le fond de la rainure et l’aimant permanent 6.
De plus, la largeur L de la gorge au niveau de l’interface avec l’aimant permanent, forme une zone de collage réduite. La largeur de la gorge L est intérieure à 50% de la largeur de l’aimant permanent L2. Ainsi, la surface de collage représente moins de 50% de la surface extérieure, de préférence moins de 50% de la surface supérieure ou de la surface inférieure sur laquelle est implantée la gorge. L’aimant permanent 6, ici prismatique, est inséré dans l’évidement 1 et de la colle 5 est mise en place dans la gorge 4 pour le maintien en position de l’aimant permanent, 6 dans l’évidement 1 .
La zone de colle 5 est limitée à la gorge 4. Notamment, il n’y a pas de colle dans les volumes d’extrémité 12 de l’évidement 1 , situés de part et d’autre de l’aimant permanent 6.
Le figure 4 illustre, de manière schématique et non limitative, un aimant permanent avec sa zone de collage selon l’invention.
L’aimant permanent 6 représenté est prismatique mais il pourrait être de forme non prismatique pour augmenter les performances électromagnétiques de la machine électrique. L’aimant permanent 6 est enduit de colle 5 sur la zone représentée en noire sur la figure, cette zone s’étendant sur toute la longueur de l’aimant permanent (qui correspond à la longueur axiale du corps de rotor le long de l’axe de rotation du rotor). Cette zone de colle 5 est réduite et ne recouvre pas toute la surface extérieure de l’aimant. La largeur de colle L au niveau de l’interface entre la gorge (dans laquelle la colle est mise en place) et l’aimant permanent 6 est inférieure à la largeur L2 de l’aimant. La largeur L de colle 5 représente moins de 50% de la largeur L2 de l’aimant permanent 6 et ici elle représente moins de 25% de la largeur L2 de l’aimant permanent 6.
Comme il va de soi, l’invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation décrites ci- dessus à titre d’exemple, elle embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.

Claims

Revendications
1. Rotor de machine électrique comprenant :
- un corps de rotor (7), formé par un empilage de tôles, de préférence configuré pour être positionné sur un arbre de rotor, et
- une pluralité de paires de pôles magnétiques (P) répartis circonférentiellement sur le corps de rotor (7), chaque pôle magnétique (P) comprenant au moins une barrière de flux, de préférence au moins deux barrières de flux situées radialement les unes au- dessus des autres, chaque barrière de flux comprenant au moins un évidement (1), chaque pôle magnétique (P) comprenant au moins un aimant permanent (6) dans un évidement (1 ), caractérisé en ce que chaque évidement (1 ) dans lequel est inséré un aimant permanent (6) comporte en outre une gorge (4), la gorge (4) étant remplie de composant adhésif (5) pour la fixation de l’aimant permanent (6) dans l’évidement (1 ).
2. Rotor selon la revendication 1 , dans lequel la gorge a une profondeur maximale prédéfinie (Lp), de préférence, la gorge (4) étant définie par un profil arrondi en arc de cercle ou par une rainure.
3. Rotor selon l’une des revendications précédentes pour laquelle la largeur (L) de la gorge (4) est inférieure à 50% de la largeur (L2) de l’aimant permanent (6).
4. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la profondeur maximale prédéfinie (Lp) est comprise entre 0,5 et 2 mm, de préférence entre 0,8 et 1 ,2 mm.
5. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la gorge (4) est positionnée sur la surface de l’évidement la plus proche de l’axe de rotation du rotor (2).
6. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les aimants permanents
(6) sont prismatiques ou non prismatiques.
7. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque pôle magnétique
(P) comprend une unique barrière de flux comprenant deux évidements latéraux (1), chaque évidement latéral (1 ) comprenant un aimant permanent (6) prismatique.
8. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque évidement (1 ) comprend plusieurs gorges (4), chaque gorge (4) étant remplie de composant adhésif (5).
9. Machine électrique comprenant un stator et un rotor selon l’une des revendications précédentes, ledit rotor étant logé à l’intérieur dudit stator.
10. Machine électrique selon la revendication 9, pour laquelle ladite machine électrique est du type machine électrique synchro-réluctante.
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