FR2768271A1 - Procede de fabrication d'un rotor pour machine electrique rotative, rotor et machine concernes - Google Patents

Procede de fabrication d'un rotor pour machine electrique rotative, rotor et machine concernes Download PDF

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Abstract

Procédé de fabrication d'un rotor pour machine électrique rotative à vitesse élevée, excitée par aimant, qui comporte le recouvrement d'une surface circonférentielle extérieure d'au moins un aimant permanent (3) par un couvercle de protection (4) en matière plastique renforcée de fibres avec compression de précontrainte dans la direction radiale, l'insertion d'un manchon en acier (2) dans le ou les aimants permanents pour former un ensemble (2, 3, 4) formant aimant permanent, la préparation d'au moins un ensemble formant aimant permanent, l'insertion d'un arbre de rotor dans le manchon en acier tout en appliquant une pression hydraulique sur une surface circonférentielle intérieure du manchon en acier du ou des ensembles formant aimant permanent préparés, pour dilater le manchon en acier, et ensuite supprimer la pression hydraulique pour monter à ajustement serré le ou les ensembles formant aimant permanent sur l'arbre de rotor.

Description

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un rotor pour machine électrique rotative à vitesse élevée, excitée par un aimant permanent, en particulier un procédé de fabrication d'un rotor pour machine électrique rotative à vitesse élevée, excitée par un aimant permanent de grande capacité, dans laquelle le rotor est mis en rotation à vitesse élevée, par exemple supérieure à des milliers de tours par minute. La présente invention concerne aussi le rotor et la machine électrique rotative comportant le rotor.
En général, un rotor destiné à une machine électrique rotative excitée par aimant permanent comporte un arbre de rotor, un ensemble, constitué d'un manchon et d'un aimant permanent cylindrique, qui est monté à ajustement serré sur l'arbre du moteur, et un couvercle de protection disposé sur l'aimant permanent cylindrique de l'ensemble, comme décrit dans la publication de brevet japonais non-examiné nO 6 284 611. La demande de brevet britannique GB-2 299 217A et la publication de brevet japonais non-examiné nO 5 22 880 décrivent chacune un rotor qui comporte plusieurs aimants permanents cylindriques et un arbre de rotor inséré dans les aimants permanents cylindriques. La publication de brevet japonais non-examiné n" 9 19 093 décrit un procédé de fabrication d'un couvercle de protection constitué d'une matière plastique renforcée de fibres. La publication de brevet japonais non-examiné n" 8 107 641 décrit un couvercle de protection constitué d'une matière plastique renforcée de fibres. Le brevet US n" 5 485 045 décrit un procédé pour fixer un couvercle de protection sur un aimant permanent en utilisant une forme conique.
Afin de mettre un rotor en rotation à vitesse élevée, on doit faire en sorte qu'aucun glissement ne survienne entre l'arbre de rotor et l'ensemble formant aimant permanent du fait de la force centrifuge due à la rotation à vitesse élevée. A cet effet, une grande interférence est nécessaire entre l'arbre de rotor et l'ensemble formant aimant permanent.
Pour monter un aimant permanent sur l'arbre de rotor, l'emmanchement habituel par rétreint ne peut pas être appliqué. Ceci est dû au fait que l'aimant permanent n'est pas fortement dilaté lorsqu'il est chauffé du fait de son faible coefficient de dilatation thermique, de sorte qu'on ne peut pas obtenir une grande interférence.
Pour obtenir une interférence entre l'aimant permanent cylindrique et l'arbre de rotor, on connaît un procédé dans lequel l'aimant et un couvercle de protection sont montés sur l'arbre de rotor refroidi du fait que les coefficients de dilatation thermique d'une matière plastique renforcée de fibres dont le couvercle de protection est constitué et du matériau d'aimant sont pratiquement nuls. Dans ce procédé, l'interférence obtenue est déterminée par la température de l'arbre de rotor. Pour le procédé le plus correct d'abaissement de la température de l'arbre de rotor, il existe un procédé utilisant de l'azote liquide. Cependant, même par ce procédé, la différence de température obtenue est seulement de l'ordre d'environ 1700C à environ 1800C. Plus la vitesse de rotor est élevée plus le diamètre de l'arbre de rotor à utiliser est faible et par conséquent, la quantité de contraction thermique devient de manière correspondante faible. Il est par conséquent difficile d'obtenir l'interférence nécessaire pour le rotor à vitesse élevée par ce procédé lorsque la tolérance d'usinage, la marge de fabrication etc. sont prises en considération.
Par ailleurs, lorsque l'arbre de rotor refroidi reprend graduellement la température normale, l'arbre de rotor s'agrandit aussi dans sa direction axiale. Cependant, du fait que l'aimant et le couvercle de protection constitué de la matière plastique renforcée de fibres s'agrandissent de manière plus importante, le couvercle de protection est étiré dans la direction axiale de sorte que sa résistance est rendue plus faible. Ceci peut entraîner une rupture du couvercle de protection. Il est donc difficile d'appliquer un tel agencement par refroidissement ou agencement par dilatation lors de l'assemblage du rotor à vitesse élevée comportant le couvercle de protection en matière plastique renforcée de fibres.
D'autre part, pour augmenter la capacité du rotor, un aimant fritté à base de terres rares ayant une densité de flux élevée doit être utilisé pour l'aimant permanent cylindrique. Dans un tel aimant fritté à base de terres rares, cependant, le degré de liberté de mise en forme est faible. En particulier, dans un aimant cylindrique, il est impossible d'agrandir la longueur de l'aimant cylindrique contrairement au diamètre extérieur de celui-ci. Pour cette raison, dans le cas d'un rotor de grande capacité, plusieurs aimants cylindriques doivent être juxtaposés sur le manchon dans la direction axiale.
En résultat, la longueur totale dans la direction axiale du rotor devient importante. Par conséquent, la course de montage à la presse de l'arbre de rotor dans le manchon devient importante et lors du montage à la presse de l'arbre de rotor, un fléchissement et/ou une rupture des aimants permanents et/ou du couvercle de protection surviennent. Donc, un montage à la presse mécanique ne peut pas être mis en oeuvre.
C'est un but de la présente invention de fournir un procédé de fabrication de rotor pour machine électrique rotative à vitesse élevée, excitée par aimant permanent, et de fournir le rotor et la machine électrique rotative comportant le rotor.
Un procédé de fabrication de rotor pour une machine électrique rotative à vitesse élevée, excitée par aimant permanent selon la présente invention comporte les étapes consistant à recouvrir une surface circonférentielle extérieure d'au moins un aimant permanent par un couvercle de protection en matière plastique renforcée de fibres à l'aide d'une compression de précontrainte dans la direction radiale, insérer un manchon en acier à l'intérieur du ou des aimants permanents pour former un ensemble formant aimant permanent, préparer au moins un ensemble formant aimant permanent, insérer un arbre de rotor dans le manchon en acier tout en appliquant une pression hydraulique sur une surface circonférentielle intérieure du manchon en acier du ou des ensembles formant aimant permanent préparés, pour dilater le manchon en acier, et ensuite supprimer la pression hydraulique pour obtenir un montage à ajustement serré du ou des ensembles formant aimant permanent sur l'arbre de rotor.
Le procédé peut comporter une étape destinée à tailler un passage d'introduction de pression hydraulique dans le manchon en acier pour appliquer une pression hydraulique sur une surface circonférentielle intérieure du manchon en acier après l'étape consistant à supprimer la pression hydraulique.
Le procédé peut comporter une étape destinée à disposer des anneaux d'extrémité sur les deux extrémités du ou des aimants permanents lors de l'insertion du manchon en acier.
L'insertion de l'arbre de rotor est de préférence réalisée par une pression hydraulique.
Dans l'étape consistant à recouvrir 1 l'aimant permanent cylindrique à l'aide du couvercle de protection constitué de la matière plastique renforcée de fibres, l'aimant permanent cylindrique peut être disposé dans le couvercle de protection qui a été fait à l'avance, ou une fibre imprégnée de résine plastique est enroulée autour de l'aimant permanent cylindrique avec une tension prédéterminée.
Un rotor pour machine électrique rotative à vitesse élevée, excitée par aimant permanent, selon la présente invention, comporte au moins un ensemble formant aimant permanent et un arbre de rotor agencé hydrauliquement à la presse dans le ou les ensembles formant aimant permanent avec un rapport d'interférence qui n'est pas plus petit que 0,003. Le ou les ensembles formant aimant permanent comporte au moins un aimant permanent cylindrique, un manchon en acier qui est agencé dans le ou les aimants permanents cylindriques et dans lequel 1 'arbre de rotor est monté hydrauliquement à la presse, et un couvercle de protection constitué d'une matière plastique renforcée de fibres et recouvrant une surface circonférentielle extérieure du ou des aimants permanents cylindriques avec une compression de précontrainte dans la direction radiale.
Le manchon en acier est muni d'un passage pour introduire une pression hydraulique vers une surface circonférentielle intérieure de celui-ci.
Une extrémité de tête de l'arbre de rotor lors du montage à la presse dans le ou les ensembles formant aimant permanent est de préférence conique.
Le couvercle de protection peut être réalisé à l'avance et le ou les aimants permanents cylindriques sont insérés dans le couvercle de protection.
Le couvercle de protection peut comporter des fibres enroulées sur le ou les aimants permanents cylindriques avec une tension prédéterminée tout en étant imprégnées par une résine plastique.
Lorsqu'il est prévu plusieurs ensembles formant aimant permanent, les ensembles formant aimant permanent sont juxtaposés sur l'arbre de rotor dans la direction axiale.
Lorsqu'il est prévu plusieurs aimants permanents, les aimants permanents sont juxtaposés sur le manchon en acier dans la direction axiale.
Le rotor comporte de plus des anneaux d'extrémité constitués d'un matériau non-magnétique agencés sur le manchon en acier de telle manière que les anneaux d'extrémité repoussent le ou les aimants permanents à partir des deux extrémités de ceux-ci dans la direction axiale.
On va maintenant décrire la présente invention, à titre d'exemple uniquement, en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une vue en coupe d'un compresseur constituant une machine électrique rotative comportant un rotor selon la présente invention,
- la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un mode de réalisation du rotor selon la présente invention,
- la figure 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne III-III de la figure 2,
- la figure 4 est une vue en coupe axiale représentant une étape de fabrication d'un couvercle de protection constitué d'une matière plastique renforcée de fibres,
- la figure 5 est une vue en coupe d'un couvercle de protection et d'un ensemble formant aimant permanent prise à travers l'étape de fabrication représentée sur la figure 4,
- la figure 6 est une vue en coupe représentant un état dans lequel un manchon en acier est inséré dans le couvercle de protection et l'ensemble formant aimant permanent,
- la figure 7 est une vue en coupe destinée à représenter un procédé de fabrication du rotor selon la présente invention, dans l'état avant application d'une pression hydraulique,
- la figure 8 est une vue en coupe destinée à représenter le procédé de fabrication du rotor selon la présente invention dans l'état après application d'une pression hydraulique, et
- la figure 9 est une vue partiellement en coupe d'un autre mode de réalisation d'un rotor selon la présente invention.
Ci-après, on va décrire des modes de réalisation de la présente invention en référence aux dessins annexés. La figure 1 est une vue en coupe verticale d'un compresseur d'air à deux étages 100 qui est entraîné directement par un moteur électrique comportant un rotor excité par aimant permanent selon la présente invention.
Sur la figure 1, le compresseur 100 comporte un moteur 101 dans sa partie médiane. Le moteur 101 comporte un rotor 1 et un stator 10. Le rotor 1 est supporté par une paire de paliers radiaux ila et llb et une paire de paliers de poussée 12a et 12b, pour pouvoir tourner. Des roues à aube radiales 13a et 13b sont fixées aux deux extrémités de l'arbre du rotor 1.
Les figures 2 et 3 représentent le rotor 1 du compresseur centrifuge 100 indiqué ci-dessus.
Le rotor 1 excité par aimant permanent comporte un arbre de rotor plein 16 constitué d'un acier qui est un matériau magnétique, un manchon en acier 2 agencé sur l'arbre de rotor 16, cinq aimants permanents cylindriques 3 disposés en série sur une surface circonférentielle extérieure du manchon 2 dans la direction axiale de l'arbre de rotor 16, et un couvercle de protection cylindrique 4 constitué d'une matière plastique renforcée de fibres de carbone est disposé sur les surfaces circonférentielles extérieures des aimants permanents 3 de manière à recouvrir les aimants permanents 3.
Le manchon 2 est muni d'un passage d'huile 20b destiné à l'introduction d'une pression hydraulique vers une surface circonférentielle intérieure du manchon 2.
Des anneaux d'extrémité 5 et 6 constitués chacun d'un matériau non-magnétique sont fixés aux deux extrémités des aimants permanents 3 et du couvercle de protection 4 en matière plastique renforcée de fibres de carbone, dans la direction axiale, pour empêcher une fuite de flux magnétique et protéger les surfaces d'extrémité des aimants permanents. Un matériau répondant à la norme TAB6400, ayant une grande résistance spécifique, est souhaitable pour le matériau des anneaux d'extrémité 5 et 6.
Chacun des aimants permanents 3 est un aimant de terre rare constitué de néodyne-fer-bore qui aboutit à une densité de flux élevée, et un aimant anisotrope dans lequel l'axe d'aimantation facile est orienté dans la direction radiale. Chaque aimant permanent 3 a une forme cylindrique obtenue par frittage et est bipolaire.
Par la suite, on va décrire un procédé de fabrication du rotor construit de la manière indiquée ci-dessus, en se reportant aux figures 4 à 8. Tout d'abord, l'assemblage des aimants permanents 3 et du couvercle de protection 4 va être décrit. Il existe deux procédés. Le premier est un procédé dans lequel des fibres de carbone imprégnées de résine pour adhérence sont enroulées sur les surfaces circonférentielles extérieures des aimants permanents 3a à 3e qui sont disposés en série, et ensuite la résine est durcie dans un four à température élevée. L'autre est un procédé dans lequel les aimants permanents 3a à 3e sont insérés dans l'ordre dans un couvercle de protection en matière plastique renforcée par des fibres de carbone 4, réalisé à l'avance.
Dans le premier procédé, les aimants permanents cylindriques 3a à 3e et une paire de pièces factices 7a et 7b sont montés sur un gabarit 8 et ensuite fixés à l'aide d'un écrou 9 comme représenté sur la figure 4. Une matière plastique renforcée en fibres de carbone est en suite enroulée sur les surfaces circonférentielles extérieures des aimants. Les pièces factices 7a et 7b sont enlevées et les deux parties d'extrémité de la matière plastique renforcée de fibres de carbone sont ramenées à une longueur prédéterminée.
Dans ce procédé, on peut utiliser pour les pièces factices 7a et 7b le même matériau que pour les aimants permanents cylindriques 3a à 3e. Cependant, du fait que le matériau des aimants permanents est coûteux, un matériau bon marché tel qu'un alliage d'aluminium est préférable pour les pièces factices 7a et 7b. Par ailleurs, il est préférable de disposer un élément formant ressort, tel qu'un ressort en disque conique, entre la pièce factice 7a et l'écrou 9 bien que cette caractéristique ne soit pas représentée sur la figure 4. S'il en est ainsi, un déplacement du ressort peut absorber la différence de dilatation thermique entre le gabarit 8 et les aimants permanents 3a à 3e lorsqu'ils sont chauffés à une température élevée pour durcir la matière plastique renforcée de fibres de carbone. En résultat, la caractéristique des aimants permanents ne peut être relâchée lors de l'étape de chauffage.
Dans le second procédé, les aimants permanents cylindriques 3a à 3e sont successivement insérés dans un ordre prédéterminé dans le couvercle de protection 4 en matière plastique renforcée de fibres de carbone qui a été réalisé à l'avance selon une dimension prédéterminée.
Dans ce cas, chacun des aimants permanents cylindriques 3a à 3e est formé de manière à avoir un diamètre extérieur légèrement plus grand que le diamètre intérieur du couvercle de protection 4 en matière plastique renforcée de fibres de carbone et les aimants permanents 3a à 3e sont montés à la presse dans le couvercle de protection 4 en matière plastique renforcée de fibres de carbone. De cette manière, des précharges de compression agissent sur les aimants permanents 3a à 3e. En résultat, il est possible de réduire les charges de traction agissant sur les aimants permanents lorsque les aimants permanents sont agencés sur l'arbre de rotor 16. Par ailleurs, il est aussi possible que la surface circonférentielle extérieure des aimants cylindriques 3a à 3e et la surface circonférentielle intérieure du couvercle de protection 4 en matière plastique renforcée de fibres de carbone soient coniques de sorte qu'elles soient agencées l'une sur l'autre pour fixation.
La matière plastique renforcée de fibres de verre a une résistance très élevée dans la direction s'étendant le long des fibres mais n'a qu'une résistance correspondant à la résistance de la résine dans la direction perpendiculaire aux fibres. C'est-à-dire que la résistance à la traction et le module de Young de la matière plastique renforcée de fibres de carbone sont proportionnels au cosinus d'un angle situé entre la direction des fibres et la direction de la charge. Du fait que le rotor de la présente invention est utilisé pour une rotation à vitesse élevée, l'inclinaison de 87" de l'enroulement des fibres par rapport à la direction axiale du rotor est utilisée en considérant le fait que des forces centrifuges agissent sur les aimants permanents 3a à 3e lors de la rotation à vitesse élevée. Du fait que les fibres sont de cette manière enroulées pratiquement perpendiculairement à la direction axiale du rotor, la résistance se détériore difficilement même à proximité des extrémités du couvercle de protection 4 en matière plastique renforcée de fibres de carbone dans la direction axiale. L'épaisseur du couvercle de protection 4 de matière plastique renforcée de fibres de carbone est donnée par l'équation (1) qui suit, à partir des caractéristiques magnétiques du moteur et de la force centrifuge permise des aimants permanents 3a à 3e. Pour la résine de matrice du couvercle de protection 4 de matière plastique renforcée de fibres de carbone, une résine ayant une bonne résistance thermique est utilisée du fait que la température du moteur monte par création de chaleur.
L'inclinaison de l'enroulement des fibres par rapport à la direction axiale du rotor est de manière souhaitable dans une plage allant d'environ 85 à environ 90 , du point de vue de la résistance.
Tc = (n - am)tm/ < aac - #c) ... (1) où sn : contrainte centrifuge agissant sur l'ai- mant permanent,
#am : contrainte de traction permise de l'aimant
permanent,
aac : contrainte de traction permise de la ma
tière plastique renforcée de fibres de
carbone,
a0 : contrainte centrifuge agissant sur la ma
tière plastique renforcée de fibres de
carbone,
t0 : épaisseur du couvercle de protection en
matière plastique renforcée de fibres de
carbone, et : : épaisseur de l'anneau d'aimant permanent.
Ensuite, un manchon en acier 2 ayant pratiquement le même diamètre extérieur que le diamètre intérieur de chaque aimant permanent 3 est préparé de manière séparée. Les aimants permanents 3 et une paire d'anneaux d'extrémité 5 et 6 sont ensuite montés sur la circonférence extérieure du manchon en acier 2 pour former un ensemble formant aimant permanent. Le diamètre intérieur du manchon en acier 2 est plus petit que le diamètre extérieur de l'arbre de rotor 16 d'une quantité correspondant à l'interférence nécessaire. Le manchon en acier 2 est muni d'un orifice d'injection de pression hydraulique 20a et d'un passage d'huile 20b pour le montage à la presse hydraulique décrit ultérieurement.
Par la suite, la manière par laquelle l'ensemble formant aimant permanent comportant le manchon en acier 2 est monté sur l'arbre de rotor 16 va être décrite en référence aux figures 7 et 8. La figure 7 représente l'état existant immédiatement avant que l'ensemble formant aimant permanent ne soit monté sur l'arbre de rotor 16. La figure 8 représente l'état après que l'ensemble formant aimant permanent ait été monté sur 1 'arbre de rotor 16. Comme décrit ci-dessus, l'orifice d'injection de pression hydraulique 20a et le passage d'huile 20b sont formés à proximité d'une extrémité du manchon en acier 2 pour introduire une pression hydraulique vers la surface circonférentielle intérieure du manchon en acier 2. L'ensemble formant aimant permanent est monté sur une circonférence extérieure d'un gabarit tubulaire intérieur 21 sur lequel un gabarit tubulaire extérieur 22 est agencé à l'avance. Un goujon 23 est vissé à l'avance dans une partie d'extrémité de l'arbre de rotor 16. Le gabarit tubulaire intérieur 21 est fixé sur une partie d'extrémité de l'arbre de rotor 16 et est fixé à l'aide de moyens de serrage 24 et 25. Un trou d'injection 26 est formé dans le gabarit tubulaire extérieur 22 pour appliquer une pression hydraulique pour insertion de manière forcée de l'arbre de rotor.
Du fait que le diamètre extérieur de l'arbre de rotor 16 est plus grand que le diamètre extérieur du gabarit tubulaire intérieur 21 pratiquement de la valeur de l'interférence, l'extrémité de tête de l'arbre de rotor 16 est de manière souhaitable conique de manière à être facilement insérée dans le manchon en acier. Dans cet état, alors que le manchon en acier 2 est dilaté par la pression hydraulique appliquée à travers l'orifice d'injection 20a, l'arbre de rotor 16 est inséré en force dans la direction axiale par la pression hydraulique appliquée à travers le trou d'injection 26. Après ceci, une partie hors d'usage de l'orifice d'injection 20a du manchon en acier 2 peut être découpée.
Le diamètre intérieur du manchon en acier 2 et le diamètre extérieur de l'arbre de rotor 16 sont déterminés de manière à obtenir une interférence initiale (force initiale de compression) correspondant à l'allongement des aimants permanents dû à la force centrifuge.
L'interférence est donnée par les expressions qui suivent.
Figure img00130001

où s : contrainte initiale à donner au manchon
de matière plastique renforcée de fibres
de carbone (contrainte initiale à donner
au manchon en acier)
E : module de Young du manchon de matière
plastique renforcée de fibres de car
bone,
v : rapport de Poisson du manchon de matière
plastique renforcée de fibres de car
bone,
rayon extérieur du manchon de matière
plastique renforcée de fibres de car
bone,
r2 : rayon intérieur du manchon de matière
plastique renforcée de fibres de car
bone,
r1 : rayon intérieur d'un anneau d'aimant,
Yc : poids spécifique du manchon de matière
plastique renforcée de fibres de car
bone, : : épaisseur du manchon de matière plasti-
que renforcée de fibres de carbone, X g : épaisseur de l'anneau d'aimant,
Ymag : poids spécifique de l'anneau d'aimant,
X : vitesse angulaire de rotation du rotor,
D : diamètre intérieur du manchon de matière
plastique renforcée de fibres de car
bone, et
Ad : interférence initiale du manchon de ma
tière plastique renforcée de fibres de
carbone (interférence initiale du man
chon en acier).
Le premier terme du côté droit de l'expression (2) correspond à une interférence à travers laquelle le couvercle de protection en matière plastique renforcée de fibres de carbone assume son propre allongement dû à la force centrifuge, et le second terme du côté droit correspond à une interférence à travers laquelle le couvercle de protection en matière plastique renforcée de fibres de carbone assume la force centrifuge agissant sur les aimants permanents cylindriques. En donnant une interférence initiale supérieure ou égale à la somme des deux pour le manchon en acier, une force de serrage nécessaire (de compression) peut être donnée aussi au couvercle de protection en matière plastique renforcée de fibres de carbone. Les aimants peuvent ainsi être empê- chés de se séparer du manchon en acier et donc de l'arbre de rotor pendant la rotation. Dans ce mode de réalisation, on a obtenu un rapport d'interférence (rapport d'interférence sur le diamètre de l'arbre de rotor) supérieur ou égal à 3/1000, ce qu'on n'a jamais pu obtenir par montage à froid. Par ailleurs, du fait que les élé ments rotatifs sont retenus dans la direction radiale par l'interférence, la caractéristique coaxiale des éléments rotatifs est maintenue. De cette manière, le caractère coaxial des aimants et du couvercle de protection en matière plastique renforcée de fibres de carbone peut être maintenu pendant le fonctionnement et donc on peut obtenir un moteur à vitesse super élevee. De plus, du fait que la structure du rotor peut être axisymétrique selon ce mode de réalisation, le déséquilibre apparaissant lors du fonctionnement peut être réduit et le couple peut être reproduit de manière sûre. En résultat, la fiabilité du rotor est améliorée.
Dans le cas d'un moteur de puissance élevée nécessitant des aimants longs, il est possible que deux ensembles formant aimant permanent soient préparés et qu'ils soient montés sur un arbre de rotor à partir des deux extrémités axiales de celui-ci, comme représenté sur la figure 9.
La figure 1 représente un cas de compresseur d'air à deux étages muni d'un moteur électrique qui comporte le rotor fabriqué de la manière décrite ci-dessus.
Plusieurs aimants permanents cylindriques sont disposés dans la direction s'étendant le long de l'axe de rotation pour assurer la longueur d'aimant nécessaire pour la puissance élevée du moteur. De cette manière, la capacité de sortie du compresseur 100 est accrue jusqu'à la valeur d'environ 100 kW. Par ailleurs, du fait que les surfaces circonférentielles extérieures des aimants permanents cylindriques sont renforcées par le couvercle de protection en matière plastique renforcée de fibres de carbone, on peut obtenir une vitesse périphérique de la partie d'aimant permanent qui n'est pas inférieure à 250 m/s. La présente invention est efficace pour un rotor dans lequel la vitesse périphérique est supérieure ou égale à 240 m/s, et l'effet est remarquable lorsque la vitesse périphérique est supérieure ou égale à 250 m/s.

Claims (16)

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un rotor (1) de machine électrique rotative à vitesse élevée, excitée par aimant permanent, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant
recouvrir une surface circonférentielle extérieure d'au moins un aimant permanent par un couvercle de protection (4) en matière plastique renforcée de fibres avec compression de précontrainte dans la direction radiale,
insérer un manchon en acier (2) dans le ou les aimants permanents pour former un ensemble formant aimant permanent,
préparer au moins un ensemble (2, 3, 4) formant aimant permanent,
insérer un arbre de rotor (16) à l'intérieur du manchon en acier (2) tout en appliquant une pression hydraulique sur une surface circonférentielle intérieure du manchon en acier du ou des ensembles formant aimant pérmanent préparé, pour dilater le manchon en acier, et
supprimer la pression hydraulique pour monter à ajustement serré le ou les ensembles formant aimant permanent sur l'arbre de rotor.
2. Procédé de fabrication d'un rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte de plus une étape destinée à tailler un passage (20a, 20b) d'introduction de pression hydraulique du manchon en acier (2) pour appliquer une pression hydraulique sur une surface circonférentielle intérieure du manchon en acier après l'étape de suppression de pression hydraulique.
3. Procédé de fabrication d'un rotor selon la revendication 1, caractérisé en qu'il comporte de plus une étape destinée à disposer des anneaux d'extrémité (5, 6) sur les deux extrémités du ou des aimants permanents lors de l'insertion du manchon en acier.
4. Procédé de fabrication d'un rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite insertion de l'arbre de rotor est de préférence effectuée par une pression hydraulique.
5. Procédé de fabrication d'un rotor selon la revendication 1, dans lequel ladite étape de recouvrement de l'aimant permanent cylindrique à l'aide du couvercle de protection (4) constitué d'une matière plastique renforcée en fibre, comporte le montage du ou des aimants permanents cylindriques dans le couvercle de protection qui a été fait à l'avance.
6. Procédé de fabrication d'un rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de recouvrement de l'aimant permanent cylindrique à l'aide du couvercle de protection (4) constitué d'une matière plastique renforcée en fibres comporte l'enroulement d'une fibre sur le ou les aimants permanents cylindriques avec une tension prédéterminée tout en l'imprégnant d'une résine plastique.
7. Rotor (1) pour machine rotative électrique à vitesse élevée, excitée par aimant permanent, caractérisé en ce qu'il comporte
au moins un ensemble formant aimant permanent (2, 3, 4) et
un arbre de rotor (16) monté hydrauliquement à la presse dans le ou les ensembles formant aimant permanent avec un rapport d'interférence qui n'est pas plus petit que 0,003,
le ou les ensembles formant aimant permanent comportant
au moins un aimant permanent cylindrique (3),
un manchon en acier (2) qui est monté dans le ou les aimants permanents cylindriques et dans lequel l'arbre de rotor est monté hydrauliquement à la presse, et
un couvercle de protection (4) constitué d'une matière plastique renforcée de fibres et recouvrant une surface circonférentielle extérieure du ou des aimants permanents cylindriques avec une compression de précontrainte dans la direction radiale.
8. Rotor selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit manchon en acier (2) est muni d'un passage (20b) destiné à l'introduction d'une pression hydraulique vers une surface circonférentielle intérieure de celui-ci.
9. Rotor selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une extrémité de tête de l'arbre de rotor (16) lors du montage à la presse dans le ou les ensembles formant aimant permanent est conique.
10. Rotor selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit couvercle de protection (4) est réalisé à l'avance et ledit au moins un aimant permanent cylindrique est inséré dans ledit couvercle de protection.
11. Rotor selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit couvercle de protection (4) comporte des fibres enroulées sur le ou les aimants permanents cylindriques, avec une tension prédéterminée tout en étant imprégnées par une résine plastique.
12. Rotor selon la revendication 7, caractérisé en ce qu' il comporte plusieurs ensembles formant aimant permanent (2,3,4) juxtaposés sur ledit arbre de rotor dans la direction axiale.
13. Rotor selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs aimants permanents (3a, 3b, 3c, 3d, 3e) juxtaposés sur ledit manchon en acier (2) dans la direction axiale.
14. Rotor selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en plus des anneaux d'extrémité (5, 6) constitués d'un matériau non-magnétique, agencés sur le manchon en acier de manière telle que les anneaux d'extrémité repoussent le ou les aimants permanents à partir des deux extrémités de ceux-ci dans la direction axiale.
15. Machine électrique rotative caractérisée en ce qu'elle comporte un rotor réalisé par le procédé de fabrication selon la revendication 1.
16. Machine électrique rotative caractérisée en ce qu'elle comporte un rotor selon la revendication 7.
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