FR2960109A1 - Moteur a aimants permanents a pôles consequents - Google Patents

Abstract

Dans un moteur, un induit est prévu en regard d'un élément de rotor en vue de générer un champ magnétique de rotation. Dans l'induit plusieurs ensembles de dents sont agencés dans une direction de rotation de l'élément de rotor de sorte que chaque ensemble de dents dans les plusieurs ensembles de dents se trouve dans un cycle angulaire électrique du champ magnétique de rotation. Le cycle angulaire électrique correspond à un pas d'une paire de pôles de l'élément de rotor annulaire. Un nombre de dents dans la pluralité de dents dans le pas de paire de pôles est réglé à 2k (k étant un nombre entier), et un nombre de dents en vis-à-vis de chacun des premiers pôles magnétiques dans la pluralité de dents est réglé de sorte à être supérieur ou égal à la somme k+1 .

Description

MOTEUR A AIMANTS PERMANENTS A PÔLES CONSEQUENTS DOMAINE TECHNIQUE La présente divulgation concerne les moteurs à aimants permanents à pôles conséquents qui sont par exemple utilisés dans les véhicules à moteur, tels que les véhicules hybrides et les véhicules électriques ; ces moteurs sont constitués d'un rotor magnétique doux avec une pluralité de pôles conséquents et avec une pluralité de pôles d'aimants permanents.

ARRIERE PLAN Les moteurs utilisant des aimants permanents en terres rares présentant une performance magnétique élevée sont très utilisés dans un large éventail de dispositifs. D'autre part, au regard de l'épuisement des ressources de la planète, on étudie des moteurs conçus pour réduire au minimum l'utilisation d'aimants permanents en terres rares.

La Publication de la Demande de Brevet japonais No. 2004- 357489 divulgue un moteur avec un rotor à pôles conséquents à titre d'exemple du dernier type de moteurs ; ce moteur sera 25 également désigné par « moteur à pôles conséquents ».

Le moteur à pôles conséquents divulgué dans la Publication de Brevet est composé d'une pluralité de pôles d'aimants permanents présentant la même polarité magnétique, tels que le 30 pôle Nord et le pôle Sud, en périphérie extérieure d'un rotor magnétique doux cylindrique. Le rotor magnétique doux cylindrique est conçu comme un rotor à pôles conséquents comprenant une pluralité de projections radialement sortantes disposées respectivement entre la pluralité de pôles d'aimants permanents de sorte que les polarités magnétiques de la pluralité de pôles d'aimants permanents amènent la pluralité de projections à être alors aimantées à la même polarité magnétique opposée à la polarité magnétique de la pluralité de pôles d'aimants permanents. Un tel moteur à pôles conséquents comprend un nombre de pôles d'aimants permanents, qui est la moitié du nombre des pôles d'aimants permanents de moteurs à aimants permanents normaux, maintenant ainsi sa performance magnétique en réduisant le nombre des pôles d'aimants permanents.

D'un autre côté, les moteurs à bobinage concentré sont principalement utilisés pour divers dispositifs. Les moteurs à 12 fentes et 10 pôles avec un bobinage concentré ou les moteurs à 12 fentes et 14 pôles à bobinage concentré, qui ont un facteur de bobinage relativement élevé, ont été proposés en vue de limiter la dégradation de la performance magnétique de ces moteurs.

Par exemple, la figure 9 est un tableau montrant schématiquement une corrélation entre des angles électriques de dents de l'induit d'un moteur à 12 fentes et 10 pôles et des angles mécaniques des dents correspondantes par rotation de l'angle mécanique de 360°(égale à un angle électrique de 1800) du rotor à 10 pôles en supposant que l'une des dents est une dent de référence au niveau d'un angle électrique et d'un angle mécanique égaux à 0. La figure 10 est un tableau illustrant schématiquement une corrélation entre : des numéros d'index 1, 2, ..., 12 attribués aux dents en partant de la dent adjacente à la dent de référence et en allant dans le sens contraire des aiguilles d'une montre jusqu'à la dent de référence du moteur à 12 fentes et 10 pôles, des angles électriques des dents correspondantes 1, 2, ..., 12 de l'induit du moteur à 12 fentes et 10 pôles, et des angles mécaniques des dents correspondantes 1, 2, ...12. Comme le montrent la figure 9 et la figure 10, un cycle de champ magnétique de rotation créé par des courants d'induit correspond à 360 degrés électriques, et donc, le degré électrique 0 se confond avec le degré électrique 360.

RESUME

Ces moteurs à 12 fentes et 10 pôles ou moteurs à 12 fentes et 14 pôles utilisent des rotors à aimants permanents normaux, ce qui présente des risques d'épuisement des ressources naturelles. Dans le but de s'attaquer à ces risques, les inventeurs ont essayé d'appliquer un rotor à pôles conséquents d'un moteur à 12 fentes et 10 pôles et ont réalisé des expériences afin d'explorer les caractéristiques du moteur à 12 fentes et 10 pôles doté du rotor à pôles conséquents. Les résultats des expériences montrent l'augmentation des vibrations radiales dans le moteur à 12 fentes et 10 pôles entraînant l'apparition de bruit en comparaison aux moteurs à 12 fentes et 10 pôles avec un rotor à aimant permanent normal.

Les inventeurs se sont aperçus que l'un des facteurs derrière cette augmentation des vibrations radiales réside dans le décalage entre le nombre de paires de pôles de 5 pour le rotor à pôles conséquents du moteur à 12 fentes et à 10 pôles et le nombre de paies de pôles qui est de 4 pour le champ magnétique de rotation créé par des courants d'induit. En outre, inventeurs comme le montrent les figures 9 et 10, les ont relevé qu'un facteur alternatif derrière l'augmentation de la vibration radiale c'est l'absence de dents adoptant le même parmi ces facteurs degré électrique par rotation d'un angle mécanique de 360 degrés du rotor à 10 pôles. C'est à dire que le degré électrique qu'une dent adopte par rotation d'un angle mécanique de 360 degrés du rotor à 10 pôles ne se répète pas.

En vue de réduire une telle vibration radiale augmentée, les inventeurs ont conçu un moteur à pôles conséquents présentant une capacité de répétition de l'angle électrique qu'adopte une dent par rotation d'un angle mécanique de 360 degrés du rotor, tel qu'un moteur à 60 fentes et 10 pôles ayant un rotor à pôles conséquents et un induit à bobinage distribué à pas diamétral. Le moteur à 60 fentes et 10 pôles avec le rotor à pôles conséquents et l'induit à bobine distribuée à pas diamétral qui sera simplement désigné par moteur à 60 fentes et 10 pôles présente cinq paires de pôles du champ magnétique de rotation créé par des courants d'induit ; ces cinq paires de pôles se confondent avec les cinq paires de pôles du rotor à pôles conséquents.

Plus précisément, la figure 11 est un tableau illustrant schématiquement une corrélation entre des angles électriques de dents d'un induit de ce moteur à 60 fentes et 10 pôles, et des angles mécaniques des dents correspondantes par rotation d'angle mécanique de 360 (égale à un angle électrique de 1800) du rotor à pôles conséquents en supposant que l'une des dents est une dent de référence au niveau d'un angle électrique et d'un angle mécanique égaux à 0. La figure 12 est un tableau montrant schématiquement une corrélation entre : des numéros d'index 1, 2, ..., 60 attribués aux dents en partant de la dent adjacente à la dent de référence dans le sens contraire aux aiguilles d'une montre jusqu'à la dent de référence du moteur à 60 fentes et 10 pôles, des angles électriques des dents correspondantes 1, 2, ..., 60 de l'induit du moteur à 60 fentes et 10 pôles et des angles mécaniques des dents correspondantes 1, 2, ... 60. Comme le montrent les figures 11 et 12, un cycle du champ magnétique de rotation créé par les courants d'induit correspond à 360 degrés électriques, et donc, les 0 degrés électriques se confondent avec les 360 degrés électriques.

De manière générale, pour un moteur à pôles conséquents, il est important d'aimanter chaque pôle conséquent jusqu'à un niveau proche de la densité de flux de saturation du matériau d'un pôle conséquent correspondant afin d'améliorer la performance magnétique, en d'autres termes, pour avoir la quantité de flux magnétique à un niveau permettant la saturation de chaque pôle conséquent.

A cet effet, un pôle conséquent d'un moteur à pôles conséquents est ainsi aimanté par le biais d'un circuit magnétique dans lequel un flux magnétique généré du pôle d'un aimant retourne au pôle conséquent par l'intermédiaire de dents correspondantes opposées au pôle de l'aimant. En outre, la densité de flux de saturation du matériau des pôles conséquents est supérieure à celle du matériau des pôles de l'aimant.

Pour cette raison, si on devait concevoir un tel moteur à pôles conséquents ayant un induit avec un bobinage distribué à pas diamétral exactement comme les moteurs à pôles conséquents conventionnels, de sorte que le nombre de dents de l'induit opposé à chaque pôle d'aimant soit identique à celui des dents en regard de chaque pôle correspondant, il serait difficile d'obtenir la quantité de flux magnétique généré de chaque pôle d'aimant à un niveau qui permette la saturation de chaque pôle conséquent parce que la quantité du flux magnétique généré de chaque pôle d'aimant dépend de la surface d'un pôle d'aimant correspondant en regard des dents correspondantes.

L'augmentation de la surface de chaque pôle d'aimant en regard aux dents correspondantes aurait pour effet l'augmentation du diamètre du moteur à pôles conséquents. Ceci entraînerait l'augmentation de la taille, et donc du prix de revient, du moteur à pôles conséquents.

Une installation d'un tel moteur à pôles conséquents de grande taille dans des véhicules à moteurs aurait pour conséquence la dégradation de la compétitivité des véhicules à moteurs en termes de coût.

A la lumière des éléments énoncés ci-dessus, un aspect de la présente divulgation est de prévoir des moteurs à aimants permanents à pôles conséquents conçus pour résoudre au moins l'un des problèmes cités ci-dessus.

Plus précisément, un aspect alternatif de la présente divulgation vise à fournir des moteurs capables d'assurer un compromis entre : l'augmentation de la quantité de flux magnétique généré des aimants permanents des moteurs pour aimanter des pôles conséquents, et la réduction de la taille des moteurs.

Selon un aspect alternatif de la présente divulgation, on prévoit un moteur comportant un élément de rotor annulaire réalisé en matériau magnétique doux et prévu en rotation dans le moteur. L'élément de rotor comprend une pluralité de premiers pôles magnétiques agencés dans une direction de circonférence de l'élément de rotor avec des espaces entre eux. Chacun de la pluralité de premiers pôles magnétiques est formé par une partie périphérique extérieure de l'élément de rotor et d'un aimant permanent. L'élément de rotor comprend une pluralité de seconds pôles magnétiques s'étendant de manière radiale de l'élément de rotor et agencés respectivement entre la pluralité de premiers pôles magnétiques. La pluralité de seconds pôles magnétiques sont par conséquent aimantés comme une pluralité de pôles conséquents par la pluralité de premiers pôles magnétiques. Le moteur comprend un induit prévu en regard de l'élément de rotor en vue de générer un champ magnétique de rotation.

L'induit comprend plusieurs ensembles de dents agencées dans une direction de rotation de l'élément de rotor de sorte que chaque ensemble de dents dans les plusieurs ensembles de dents se trouve dans un cycle angulaire électrique du champ magnétique de rotation. Le cycle angulaire électrique correspond au pas d'une paire de pôles de l'élément de rotor annulaire. Un nombre de dents dans la pluralité de dents dans le pas d'une paire de pôles est réglé à 2k (k étant un nombre entier), et un nombre de dents en vis-à-vis des premiers pôles magnétiques dans la pluralité de dents est réglé de façon à être supérieur ou égal à la somme k + 1.

Les propriétés et/ou avantages ci-dessus et/ou d'autres propriétés et/ou avantages de divers aspects de la présente divulgation ressortiront plus clairement à la lumière de la description qui suit prise en relation avec les dessins joints. Divers aspects de la présente divulgation peuvent inclure et/ou exclure différentes propriétés, et/ou divers avantages lorsque cela est applicable. De plus, divers aspects de la présente divulgation peuvent combiner une ou plusieurs propriétés d'autres modes de réalisation lorsque cela est applicable. Les descriptions des propriétés, et/ou des avantages de modes de réalisation particuliers ne doivent pas être considérés comme limitant d'autres modes de réalisation ou les revendications.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres aspects de la présente divulgation ressortiront clairement de la description qui suit de modes de réalisation en référence aux dessins joints dans lesquels : La figure lA est une vue en coupe latérale d'un moteur triphasé à 60 fentes, i0 pôles, selon le premier mode de réalisation de la présente divulgation ; La figure 1B est une vue en coupe agrandie d'une partie du moteur illustré dans la figure 1 ; La figure 2 est une vue en coupe latérale d'un moteur triphasé à 60 fentes et 10 pôles selon la première modification du premier mode de réalisation de la présente divulgation ; La figure 3 est une vue en coupe latérale d'un moteur triphasé à 60 fentes et 10 pôles selon la seconde modification du premier mode de réalisation de la présente divulgation ;

20 La figure 4A est une vue en coupe latérale d'un moteur triphasé à 60 fentes et 10 pôles selon le second mode de réalisation de la présente divulgation ; La figure 4B est une vue en coupe agrandie d'une partie du moteur illustré dans la figure 4A ; 25 La figure 5 est une vue en coupe latérale du rotor d'un moteur triphasé à 60 fentes et 10 pôles selon le troisième mode de réalisation de la présente divulgation ;

30 La figure 6 est un graphique illustrant schématiquement une corrélation entre chacune de valeurs mesurées du rapport de réduction de la grandeur d'un couple d'encochage lorsque la grandeur de référence du couple d'encochage est normalisé à 1.0 selon le troisième mode de réalisation ;15 La figure 7 est une vue en perspective agrandie d'un segment conducteur devant être utilisé pour des bobinages d'induit d'un moteur selon la troisième modification du premier mode de réalisation ; et La figure 8 est une vue en perspective agrandie d'une partie du moteur selon la troisième modification du premier mode de réalisation ;

10 La figure 9 est une table montrant schématiquement une corrélation entre des angles électriques de dents de l'induit d'un moteur à 12 fentes et 10 pôles et des angles mécaniques des dents correspondantes par rotation de l'angle mécanique de 360 degrés du rotor à 10 pôles en supposant que l'une des 15 dents est une dent de référence aux angles électrique et mécanique nuls ;

La figure 10 est un tableau montrant schématiquement une corrélation entre des numéros d'index attribués aux dents en 20 partant de la dent adjacente à la dent de référence dans le sens contraire des aiguilles d'une montre jusqu'à la dent de référence du moteur à 12 fentes et 10 pôles, des angles électriques des dents correspondantes de l'induit du moteur à 12 fentes et 10 pôles et des angles mécaniques des dents 25 correspondantes ;

La figure 11 est un tableau montrant schématiquement une corrélation entre des angles électriques de dents de l'induit d'un moteur à 60 fentes et 10 pôles, et des angles mécaniques 30 des dents correspondantes par rotation de 360 de l'angle mécanique du rotor à pôles conséquents en supposant que l'une des dents est une dent de référence aux angles électrique et mécanique nuls ; et5 La figure 12 est un tableau montrant schématiquement une corrélation entre : des numéros d'index attribués aux dents en partant de la dent adjacente à la dent de référence dans le sens contraire aux aiguilles d'une montre jusqu'à la dent de référence du moteur à 60 fentes et 10 pôles, des angles électriques des dents correspondantes de l'induit du moteur à 60 fentes et 10 pôles, et des angles mécaniques des dents correspondantes.

DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION

Des modes de réalisation de la présente divulgation seront à présent décrits en faisant référence aux dessins joints. Dans les dessins des symboles de référence identiques sont utilisés pour identifier des composants identiques correspondants. A noter que pour illustrer la structure et les fonctionnements des modes de réalisation de manière simple, des hachures sont évitées dans l'illustration dans certains dessins joints.

Premier Mode de Réalisation

En faisant référence aux dessins, en particulier aux figures 1A et 1B, on y montre un moteur triphasé à 60 fentes et 10 pôles de forme sensiblement cylindrique, désigné simplement par « moteur 10 ».

Le moteur 10 comprend un induit 2, un rotor sensiblement annulaire 3 prévu en regard de l'induit avec un entrefer entre les deux, et un arbre rotatif 4 réalisé en matière amagnétique par exemple, telle que l'acier inoxydable.

L'induit 2 comporte un noyau d'induit 2a sensiblement annulaire. Le noyau d'induit 2a est constitué par une culasse annulaire 21 et soixante dents 22 se projetant de manière radialement rentrante à partir de la surface intérieure de la culasse 21. Les soixante dents 22 sont agencées en circonférence à pas réguliers entre elles. Des espaces entourés par des dents adjacentes en circonférence et la culasse 21 procurent soixante fentes du noyau d'induit 2a. Les surfaces intérieures des soixante dents 22 procurent la périphérie intérieure du noyau d'induit 2a.

Le rotor 3 est réalisé en une feuille d'acier magnétique à titre d'exemple de matériaux magnétiques doux, et est constitué par une culasse sensiblement annulaire (noyau) 32 l'arbre rotatif 4 étant fixé à sa périphérie intérieure. Le rotor 3 est composé de cinq pôles d'aimants permanents 31 réalisé par exemple en aimants en terres rares contenant par exemple le néodyme et le dysprosium. Les cinq pôles d'aimants permanents 31 ont la même polarité magnétique, telles que le pôle Nord et le pôle Sud, et sont montés en périphérie extérieure de la culasse 32. Les cinq pôles d'aimants permanents 31 sont agencés en circonférence à pas réguliers entre eux.

La surface extérieure de chacun des pôles d'aimants permanents 31 est incurvée avec un rayon de courbure 25 prédéterminé autour de l'axe central de l'arbre rotatif 4.

La culasse 32 est dotée de cinq projections 33 s'étendant de manière radialement sortante disposées respectivement entre les cinq pôles d'aimants permanents 31 et agencées en 30 circonférence à pas réguliers. Avec la configuration du rotor 3, les polarités des cinq pôles d'aimants permanents 31 amènent les cinq projections 33 à être donc aimantées de la même polarité magnétique opposée à la polarité magnétique des cinq pôles d'aimants permanents 31 ; ces projections 33 seront donc désignées par « pôles conséquents 33 » ci-après. La culasse 32 est composé d'espaces 34 entre les pôles d'aimants permanents 31 et les pôles conséquents 33 ; ces espaces 34 servent de barrières magnétiques entre les pôles d'aimants permanents 31 et les pôles conséquents 33. La surface extérieure de chacun des pôles conséquents 33 est incurvée avec un rayon de courbure prédéterminé autour de l'axe central de l'arbre rotatif 4.

10 Le rotor 3 présente un pas d'une paire de pôles c'est à dire un pas entre les mêmes pôles adjacents de 72 degrés mécaniques qui correspondent à 360 degrés électriques. Comme le montrent les figures 1A et 1B, il y a douze dents 22 du noyau d'induit 2a dans 72 degrés mécaniques correspondant à un 15 pas de paire de pôles du rotor 3. Le moteur à 60 fentes et 10 pôles selon le premier mode de réalisation est un exemple de la présente divulgation. Plus précisément, un moteur à aimants permanents à pôles conséquents selon la présente divulgation est configuré de sorte à avoir 2k dents dans un angle 20 mécanique correspondant au pas de paire de pôles du rotor ; k étant un nombre entier. En d'autres termes, parce que le moteur à 60 fentes et 10 pôles est configuré de sorte à avoir douze dents 22 dans 72 degrés mécaniques correspondants à un pas de paire de pôles du rotor 3, k est fixé à 6. Ainsi, le 25 pas entre des fentes adjacentes (dents 22) du noyau d'induit 2 est fixé à 30 degrés électriques, qui est un entier sous multiple de 60 degrés électriques (voir les figures 11 et 12).

L'induit 2 comprend également des bobinages d'induit 30 triphasés 2b (voir la figure 1B) enroulés dans le noyau d'induit 2a selon une configuration de bobinage à pas diamétral distribué. On peut utiliser, à titre de chacun des bobinages d'induit triphasés 2b, la liaison d'une pluralité de segments conducteurs composé chacun d'une paire de parties dans les fentes et une partie de spire reliant les parties dans les fentes appariées ou un fil continu présentant une forme rectangulaire au niveau de sa coupe latérale.

Par exemple, dans un cycle angulaire électrique (360 degrés électriques) du noyau d'induit 2a, qui correspond à un pas de paire de pôles du rotor 3, comprenant douze fentes (1), (2), ..., (12), une première bobine de phase U est enroulée dans la première fente (1) et la septième fente (7), et une seconde bobine de phase U est enroulée dans la seconde fente (2) et la huitième fente (8). La première bobine de phase U et la seconde bobine de phase U sont par exemple reliées en série pour donner le bobinage de phase U. les symboles de référence « U » et « -U » représentent des sens d'un courant d'induit (courant alternatif de phase U) circulant à travers chacune des première et seconde bobines de phase U. par exemple, le courant alternatif de phase U circulant à travers la partie de la première bobine de phase U dans la première fente (1) est de sens opposé à celui qui circule à travers la partie de la première bobine de phase U dans la septième fente (7).

De façon similaire, dans un cycle angulaire électrique (360 degrés électriques) du noyau d'induit 2a, une première bobine de phase V est enroulée dans la cinquième fente (5) et la onzième fente (11), et une seconde bobine de phase V est enroulée dans la sixième fente (6) et la douzième fente (12). La première bobine de phase V et la seconde bobine de phase V sont par exemple connectées en série pour donner le bobinage de phase V. les symboles de référence « V » et « -V » représentent des sens d'un courant d'induit (courant alternatif de phase V) circulant à travers chacune des première et seconde bobines de phase V. par exemple, le courant alternatif de phase V circulant à travers la partie de la première bobine de phase V dans la cinquième fente (5) est de sens opposé à celui qui circule à travers la partie de la première bobine de phase V dans la onzième fente (11).

De plus, dans un cycle angulaire électrique (360 degrés électriques) du noyau d'induit 2a, une première bobine de phase W est enroulée dans la neuvième fente (9) et la troisième fente (3), et une seconde bobine de phase W est enroulée dans la dixième fente (10) et la quatrième fente (4). La première bobine de phase W et la seconde bobine de phase W sont par exemple connectées en série pour donner le bobinage de phase W. les symboles de référence « W » et « -W » représentent des sens d'un courant d'induit (courant alternatif de phase W) circulant à travers chacune des première et seconde bobines de phase W. Par exemple, le courant alternatif de phase W circulant à travers la partie de la première bobine de phase W dans la neuvième fente (9) est de sens opposé à celui qui circule à travers la partie de la première bobine de phase W dans la troisième fente (3).

Ainsi que pour le premier ensemble des fentes (1) à (12), des bobinages 2b de phases U, V et W sont enroulés dans chacun : du second ensemble de fentes (13) à (24), du troisième ensemble de fentes (25) à (36), du quatrième ensemble de fentes (37) à (48), et du cinquième ensemble de fentes (49) à (60). En d'autres termes, les bobinages d'induit 2b sont classés en : le premier groupe de bobinages d'induit enroulés dans le premier ensemble des fentes (1) à (12), le second groupe de bobinages d'induit enroulés dans le second ensemble des fentes (13) à (24), le troisième groupe de bobinages d'induit enroulés dans le troisième ensemble des fentes (25) à (36), le quatrième groupe de bobinages d'induit enroulés dans le quatrième groupe des fentes (37) à {48) et le cinquième groupe de bobinages d'induit enroulés dans le cinquième ensemble des fentes (49) à (60).

Les courants d'induit (courants alternatifs des phases U, V et W) présentent une différence de phase de 120 degrés ; ces courants d'induit sont alimentés depuis un onduleur 40.

L'application d'un cycle (360 degrés électriques) des courants d'induit du premier groupe de bobinages d'induit crée un cycle (360 degrés électriques) d'un champ magnétique de rotation. En d'autres termes, le champ magnétique créé par les courants d'induit alimentés à chaque groupe de bobinages d'induit tourne de 360 degrés électriques correspondants à l'angle mécanique de 75 degrés. Ainsi, l'application des courants d'induit de manière séquentielle aux premier jusqu'au cinquième groupes de bobinages d'induit crée un champ magnétique de rotation continu présentant cinq paires de pôles autour du noyau d'induit 2a (360 degrés mécaniques).

Chacune des première et seconde bobines de phase U, de la première et seconde bobines de phase V et de la première et seconde bobines de phase W peut être attaquée individuellement comme deux paires de bobinages triphasés par une paire d'onduleurs.

L'interaction magnétique entre le champ magnétique de rotation continu et chacun des pôles (les pôles d'aimants permanents 31 et les pôles conséquents 33) du rotor crée du couple pour faire tourner le rotor 3.

Le moteur 10 selon le premier mode de réalisation est spécifiquement conçu de sorte que le nombre de dents 22 en vis-à-vis de chaque pôle d'aimant permanent 31 soit fixé à sept est égal à la somme de k et de 1 et le nombre de dents 22 en vis-à-vis de chaque pôle conséquent 33 est fixé à cinq est égal à la soustraction de 1 de k.

En particulier, afin de maximiser le flux de raccordement des pôles 31 et 33 du rotor 3 aux bobinages d'induit 2b de l'induit 2, le moteur 10 est conçu de sorte qu'une largeur angulaire électrique circonférentielle Om de chacun des pôles d'aimants permanents 31 soit fixée à 207 degrés électriques, et qu'une largeur angulaire électrique circonférentielle Oc de chacun des pôles conséquents 33 soit fixée à 145 degrés électriques. Ainsi, une largeur angulaire électrique circonférentielle de chacune des barrières magnétiques 34 est réglée à 8 degrés électriques.

On décrit ci-après comment déterminer la largeur angulaire électrique circonférentielle Om de chacun des pôles d'aimants permanents 31 et la largeur angulaire électrique circonférentielle Oc de chacun des pôles conséquents 33 en vue de maximiser le flux de raccordement des pôles 31 et 33 du rotor 33 des bobinages d'induit 2b de l'induit 2.

Plus précisément, dans le premier mode de réalisation, à titre de matériau de chacun des pôles d'aimants permanents 31, un aimant à base de terres rares avec une densité de flux résiduel Br de 1,4 Tesla [T], et, à titre de matériau de la culasse 32 du rotor 3, une feuille en acier magnétique ayant une densité de flux de saturation Bst de 1,9 [T]. A noter que, pour maximiser le flux de raccordement des pôles 31 et 33 du rotor 3 aux bobinages d'induit 2b de l'induit 2, il faut concevoir la quantité de flux magnétique passant à travers les pôles d'aimants permanents 31 et les pôles conséquents 33 à sa limite haute. La quantité cpm de flux magnétique généré de chaque pôle d'aimant permanent 31 est proportionnelle au produit entre la largeur angulaire circulaire Om d'un pôle d'aimant permanent correspondant 31 et la densité de flux résiduel Br, qui est exprimée par l'équation suivante : cpm « em x Br. De manière similaire, la quantité cps de flux magnétique généré de chaque pôle conséquent 33 est proportionnelle au produit entre la densité de flux de saturation Bst et la soustraction de la largeur angulaire circulaire em de 2n, qui est exprimée par l'équation suivante : ps «(2n - em) x Bst.

Dans le premier mode de réalisation, du fait que le matériau de chacun des pôles d'aimants permanents 31 avec la densité de flux résiduel Br de 1,4 [T] et le matériau de chaque pôle magnétique conséquent 33 avec la densité de flux de saturation Bst de 1,9 [T] sont sélectionnés, une valeur de la largeur angulaire circulaire em de chaque pôle d'aimant permanent 31, qui satisfait l'équation « 9m = 9s », est sensiblement calculée comme étant de 207 degrés électriques.

Comme précité, du fait que les barrières magnétiques 34 sont prévues entre les pôles d'aimants permanents 31 et les pôles conséquents 33, la détermination de la largeur angulaire électrique circonférentielle em de chaque pôle d'aimant permanent 31 à 207 degrés électriques détermine la largeur angulaire circulaire es de chaque pôle conséquent 33 à 145 degrés électriques.

Comme précité, le moteur 10 selon le premier mode de réalisation comporte plusieurs ensemble de dents 22 de l'induit 2, chaque ensemble comprenant des bobinages d'induit multiphasés. Les plusieurs ensembles de dents 22 sont agencés dans la direction de rotation du rotor 3 de sorte qu'un ensemble de dents 22 parmi les plusieurs ensembles de dents 22 corresponde à un cycle d'un champ magnétique de rotation généré lorsque les bobinages d'induit multiphasés d'un ensemble de dents 22 sont excités ; ce cycle du champ magnétique de rotation correspond à un pas de paire de pôles du rotor 3.

Le moteur 10 est également configuré de sorte que : 2k dents soient prévues à l'intérieur d'un angle mécanique correspondant à un pas de paire de pôles du rotor 3 ; et le nombre de dents 22 en vis-à-vis de chaque pôle d'aimant permanent 31 est réglé de sorte à être supérieur ou égal à la somme k + 1.

En particulier, le moteur 10 est configuré de sorte que le nombre de dents 22 en vis-à-vis de chaque pôle conséquent 33 10 soit réglé pour être inférieur ou égal à k-1.

La configuration du moteur 10 précitée augmente la longueur de la surface extérieure de chaque pôle d'aimant permanent 31 dans la direction circonférentielle du rotor 3 en 15 comparaison au moteur à 60 fentes et 10 pôles dont le nombre de dents de l'induit en regard de chaque pôle d'aimant est identique à celui de dents en regard de chaque pôle conséquent de pratiquement 15 pourcent, ces 15 pourcents étant calculés en divisant 207 par 180. 20 Il devient donc possible d'accroître la quantité de flux magnétique généré de chaque pôle d'aimant permanent 31 du moteur 10 de pratiquement 15 pourcent en comparaison à la quantité de flux magnétique généré de chaque aimant permanent 25 d'un moteur à 60 fentes et 10 pôles dont le nombre de dents de l'induit en regard de chaque pôle d'aimant est identique à celui de-dents en regard de chaque pôle conséquent.

En d'autres termes, si la quantité de flux magnétique 30 généré de chaque pôle d'aimant permanent 31 du moteur 10 est conçu pour être en accord avec la quantité de flux magnétique généré de chaque pôle d'aimant permanent d'un moteur à 60 fentes et 10 pôles (un moteur à 60 fentes et 10 pôles normal) dont le nombre de dents de l'induit en regard de chaque pôle d'aimant est identique à celui de dents en regard de chaque pôle conséquent, la quantité de matériaux pour les aimants permanents à utiliser pour les pôles d'aimants permanents 31 du moteur 10 peut être réduite en comparaison à la quantité de matériaux pour aimants permanents à utiliser pour les pôles d'aimants permanents du moteur à 6o fentes et 10 pôles normal. Dans le cas contraire, si la quantité de flux magnétique généré de chaque pôle d'aimant permanent 31 du moteur 10 est conçu pour être en accord avec la quantité de flux magnétique généré de chaque aimant permanent du moteur à 60 fentes et 10 pôles normal, on peut réduire la longueur axiale de circuits magnétiques entre l'induit 2 et le rotor 3, c'est-à-dire, la longueur axiale du moteur 10 de 15 pourcent en comparaison à la longueur axiale du moteur à 60 fentes et 10 pôles normal.

De plus, le moteur 10 selon le premier mode de réalisation est configuré de sorte qu'il n'y ait qu'un seul pôle d'aimant permanent en circuits magnétiques généré entre l'induit 2 et le rotor 3 dans un pas de paire de pôles du rotor 3. Ceci réduit la reluctance magnétique entre l'induit 2 et le rotor 3 en comparaison à celle de moteurs à aimants permanents à surface normale.

Parce que le pôle conséquent 33 est réalisé d'au moins un matériau magnétique doux, la densité de flux de saturation de chaque pôle conséquent 33 est supérieure à la densité de flux résiduel de chaque pôle d'aimant permanent 31.

Parce que les bobinages d'induit triphasés 2b sont enroulés dans le noyau d'induit 2a dans des bobinages à pas diamétral, distribués, les circuits magnétiques générés entre l'induit 2 et le rotor 3 passent sur les dents 22 dans un pas de paire de pôles du rotor 3. Ceci permet la génération de cinq paires de pôles du champ magnétique de rotation, ce qui est en accord avec cinq paires de pôles du rotor 3. Ceci réduit la génération de vibration radiale dans le moteur 10.

C'est-à-dire que, tout en réalisant un avantage technique en éliminant, du moins en réduisant, la génération de vibration radiale, la configuration du moteur 10 augmente le flux de raccordement des pôles 31 et 33 du rotor 3 aux bobinages d'induit 2b de l'induit 2, permettant d'équilibrer le maintien d'une performance de génération de couple du moteur 10 et la réduction de l'encombrement du moteur 10.

Le moteur 10 est configuré de sorte que le pas entre des fentes adjacentes du noyau d'induit 2 est réglé à 30 degrés électriques, qui est un sous-multiple entier de 60 degrés électriques (voir les figures 11 et 12). Cette configuration facilite la conception du moteur 10 et génère de manière fiable la capacité de répétition de degrés électriques, par exemple, 30 degrés électriques, qu'adopte une dent 22 par rotation d'un angle mécanique de 360° du rotor 10, réduisant ainsi le bruit dû à une vibration radiale accrue dans le moteur 10.

En particulier, le moteur 10 est conçu de sorte que : le nombre de fentes par pôle dans l'induit 2 soit réglé à 2, le pas entre des fentes adjacentes (dents adjacentes 22) du noyau d'induit 2a soit réglé à 30 degrés électriques, le nombre de dents 22 en vis-à-vis de chaque pôle d'aimant permanent 31 soit égal à sept, et le nombre de dents 22 en vis-à-vis de chaque pôle conséquent 33 soit égal à cinq. Ceci permet à l'homme du métier de fabriquer facilement le moteur 10.

Le moteur 10 est configuré de sorte que les cinq pôles d'aimants permanents 31 soient montés sur la périphérie extérieure de la culasse 32 en étant disposés avec des pas circonférentiellement réguliers entre eux. Cette configuration facilite encore la fabrication du moteur 10.

Un moteur 10A selon la première modification du premier mode de réalisation est illustré dans la figure 2. La structure et/ou les fonctions du moteur 10A selon la première modification est/sont différente(s) de celle(s) du moteur 10 par les points suivants. De ce fait, on décrira principalement les points différents ci-après.

Comme le montre la figure 2, la culasse 32 est dotée de cinq projections 33a s'étendant de manière radialement sortante et de cinq projections 33b s'étendant de manière radialement sortante. Une largeur angulaire électrique circonférentielle em de chacune des cinq projections 33a s'étendant de manière radialement sortante est réglée à 207 degrés électriques de plus que celle de chacune des cinq projections 33b s'étendant de manière radialement sortante. Chacune des cinq parties 33a s'étendant de manière radialement sortante fait office de pôle saillant du rotor 3.

Le rotor 3 est également composé de cinq paires d'aimants permanents 31a et 31b en forme de plaque et ayant la même polarité magnétique, telle que le pôle Nord ou Sud. Les aimants permanents 31a et 31b de chaque paire sont intégrés dans une projection correspondante 33a pour faire office de projection correspondante 33a comme un pôle d'aimant permanent.

Un coté principal de chacun des aimants permanents 31a et 31b est en vis-à-vis de la périphérie intérieure de l'induit 2, et un bord de l'aimant permanent 31a et celui de l'aimant permanent 31b de chaque paire sont intimement en regard l'un par rapport à l'autre ou en contact proche l'un avec l'autre.

Comme dans le premier mode de réalisation, les polarités magnétiques des cinq paires de pôles d'aimants permanents 31a et 31b amènent les cinq projections 33b à être aimantées de la même polarité magnétique opposée à la polarité magnétique des cinq paires de pôles d'aimants permanents 31a et 31b ; ces projections 33b seront donc désignées par « pôles conséquents 33b » ci-après.

La configuration du moteur 10 selon la première modification du premier mode de réalisation peut générer un couple de reluctance entre chaque pôle saillant 33a du rotor 3 et un pôle correspondant du champ magnétique de rotation continu généré dans l'induit 2.

Ainsi, en plus des avantages techniques réalisés dans le premier mode de réalisation, la configuration du moteur 10A selon la première modification du premier mode de réalisation permet de réduire la quantité de matériaux d'aimants permanents à utiliser pour les pôles d'aimants permanents 31 du moteur l0A en comparaison à la quantité de matériaux d'aimants permanents à utiliser pour les pôles d'aimants permanents 31 du moteur 10 selon le premier mode de réalisation parce que le moteur 10A peut utiliser le couple de reluctance pour mettre le rotor 3 en rotation.

Un moteur 10B selon la seconde modification du premier mode de réalisation est illustré dans la figure 3. La structure et/ou les fonctions du moteur 10B selon la seconde modification est/sont différente(s) de celle(s) du moteur 1OA par les points suivants. De ce fait, on décrira principalement les points différents ci-après.

Comme le montre la figure 3, le rotor 3 est constitué de cinq aimants permanents 31c ayant une forme de plaque et présentant la même polarité magnétique, telle que le pôle Nord ou Sud. Les aimants permanents 31C sont incorporés dans les projections respectives 33a pour que chacune des projections 33a serve de pôle d'aimant permanent.

Un coté principal de chaque aimant permanent 31c est en vis-à-vis de la périphérie intérieure de l'induit 2.

Comme dans la première modification, les polarités magnétiques des cinq pôles d'aimants permanents 31c amènent les cinq projections 33b à être aimantées à la même polarité magnétique opposée à la polarité magnétique des cinq pôles d'aimants permanents 31c ; ces projections 33b seront donc désignées par « pôles conséquents 33b » ci-après.

La configuration du moteur 10B selon la seconde modification du premier mode de réalisation peut générer un couple de reluctance entre chaque pôle saillant 33a du rotor 3 et un pôle correspondant du champ magnétique de rotation continu généré dans l'induit 2.

Ainsi, en plus des avantages techniques réalisés dans le premier mode de réalisation, la configuration du moteur 10B selon la seconde modification du premier mode de réalisation permet de réduire la quantité de matériaux d'aimants permanents à utiliser pour les pôles d'aimants permanents 31 du moteur 10B en comparaison à la quantité de matériaux d'aimants permanents à utiliser pour les pôles d'aimants permanents 31 du moteur 10 parce que le moteur 10B peut utiliser le couple de reluctance pour mettre le rotor 3 en rotation.

SECOND MODE DE REALISATION

Un moteur 10-1 selon le second mode de réalisation de la présente divulgation sera à présent décrit en référence aux figures 4A et 4B. La structure et/ou les fonctions du moteur 10-1 selon le second mode de réalisation est/sont différente(s) de celle(s) du moteur 10 par les points suivants. De ce fait, on décrira principalement les points différents ci-après.

Comme le montre la figure 4A, on y montre un moteur 10-1 triphasé à 54 fentes et 6 pôles de forme sensiblement cylindrique, désigné simplement par « moteur 10-1 ». Le moteur 10-1 est constitué d'un induit 5 et d'un rotor 6 sensiblement annulaire 6.

L'induit 5 comprend un noyau d'induit 5a sensiblement 20 annulaire. Le noyau d'induit 5a est constitué d'une culasse annulaire 51 et de cinquante quatre dents 52 se projetant de manière radialement rentrante depuis la surface intérieure de la culasse 51. Les cinquante quatre dents 52 sont agencées de maniere circonférentielle avec des pas réguliers entre elles. 25 Des espaces entourés par des dents circonférentiellement adjacentes et la culasse 51 procurent cinquante quatre fentes du noyau d'induit 5a. Les surfaces intérieures des six dents 52 procurent la périphérie intérieure du noyau d'induit 5a.

30 Le rotor 6 est réalisé en une feuille d'acier magnétique en tant qu'exemple de matériaux magnétiques doux, et est composé d'une culasse sensiblement annulaire (noyau) 62 avec sa périphérie intérieure à laquelle l'arbre rotatif 4 est fixé. Le rotor 6 est composé de trois pôles d'aimants15 permanents 61 réalisés par exemple d'aimants à base de terres rares. Les trois pôles d'aimants permanents 61 ont la même polarité magnétique telle que le pôle Nord ou Sud, et sont montés sur la périphérie extérieure de la culasse 62. Les trois pôles d'aimants permanents 61 sont agencés circonférentiellement avec des pas réguliers entre eux. La surface extérieure de chacun des pôles d'aimants permanents 61 est incurvée avec un rayon de courbure prédéterminé autour de l'axe central de l'arbre rotatif 4.

La culasse 62 est dotée de trois projections 63 s'étendant de manière radialement sortante respectivement disposées entre les trois pôles d'aimants permanents 61 et agencées circonférentiellement avec des pas réguliers entre elles. Avec la configuration du rotor 6, les polarités magnétiques des trois pôles d'aimants permanents 61 amènent les trois projections 63 à être aimantées à la même polarité magnétique opposée à la polarité magnétique des trois pôles d'aimants permanents 61 ; trois projections 63 seront donc désignées par « pôles conséquents 63 » ci-après. La culasse 62 est constituée d'espaces 64 entre les pôles d'aimants permanents 61 les pôles conséquents 63 ; ces espaces 64 servent de barrières magnétiques entre les pôles d'aimants permanents 61 et les pôles conséquents 63. La surface extérieure de chacun des pôles conséquents 63 est incurvée avec un rayon de courbure prédéterminé autour de l'axe central de l'arbre rotatif 4.

Le rotor 6 présente un pas de paire de pôles de 120 degrés mécaniques correspondant à 360 degrés électriques. Comme le montrent les figures 4A et 4B, il y a dix huit dents 52 du noyau d'induit 5a à l'intérieur de 120 degrés mécaniques correspondants à un pas de paire de pôles du rotor 5. Le moteur 10-1 à 54 fentes et 6 pôles selon le second mode de réalisation est configuré de sorte à avoir dix huit dents 52 dans 120 degrés mécaniques correspondants à un pas de paire de pôles du rotor 6, k est réglé à 9. Ainsi, le pas entre des fentes adjacentes (dents adjacentes 22) du noyau d'induit 2 est réglé à 20 degrés électriques.

L'induit 5 comprend également des bobinages d'induit triphasés 5b (voir la figure 4B) enroulés dans le noyau d'induit 5a selon une configuration de bobinage à pas diamétral distribué. Pour jouer le rôle de chacun des bobinages d'induit triphasés 5b, on peut utiliser la liaison d'une pluralité de segments conducteurs chacun constitué d'une paire de parties dans les fentes et d'une partie de spire reliant les parties appariées, dans les fentes, ou un fil continu ayant une forme rectangulaire dans sa coupe latérale.

Par exemple, dans un cycle angulaire électrique (360 degrés électriques) du noyau d'induit 5a, qui correspond à un pas de paire de pôles du rotor 6, comprenant dix huit fentes (1), (2), ..., (18), une première bobine de phase U est enroulée dans la première fente (1) et la dixième fente (10), et une seconde bobine de phase U est enroulée dans la seconde fente (2) et la onzième fente (11) et une troisième bobine de phase U est enroulée dans la troisième fente (3) et la douzième fente (12). La première bobine, la seconde bobine et la troisième bobine de phase U sont par exemple connectées en série pour donner le bobinage de phase U.

De façon similaire, dans un cycle angulaire électrique (360 degrés électriques) du noyau d'induit 5a, une première bobine de phase V est enroulée dans la septième fente (7) et la seizième fente (16), et une seconde bobine de phase V est enroulée dans la huitième fente (8) et la dix-septième fente (17), et une troisième bobine de phase V est enroulée dans la neuvième fente (9) et la dix huitième fente (18). La première bobine de phase V, la seconde bobine de phase V et la troisième bobine de phase V sont par exemple connectées en série pour donner le bobinage de phase V.

De plus, dans un cycle angulaire électrique (360 degrés électriques) du noyau d'induit 5a, une première bobine de phase W est enroulée dans la treizième fente (13) et la quatrième fente (4), et une seconde bobine de phase W est 10 enroulée dans la quatorzième fente (14) et la cinquième fente (5), et une troisième bobine de phase W est enroulée dans la quinzième fente (15) et la sixième fente (6). La première bobine de phase W, la seconde bobine de phase W et la troisième bobine de phase W sont par exemple connectées en 15 série pour donner le bobinage de phase W.

Ainsi que pour le premier ensemble des fentes (1) à (18), des bobinages de phases U, V et W 5b sont enroulés dans chacun : du second ensemble de fentes (19) à (36), et du 20 troisième ensemble de fentes (37) à (54). En d'autres termes, les bobinages d'induit 5b sont classés en : le premier groupe de bobinages d'induit enroulés dans le premier ensemble des fentes (1) à (18), le second groupe de bobinages d'induit enroulés dans le second ensemble des fentes (19) à (36), et le 25 troisième groupe de bobinages d'induit enroulés dans le troisième ensemble des fentes (37) à (54).

Les courants d'induit (courants alternatifs des phases U, V et W) présentent une différence de phase de 120 degrés ; ces 30 courants d'induit sont alimentés depuis l'onduleur 40. L'application d'un cycle (360 degrés électriques) des courants d'induit du premier groupe de bobinages d'induit crée un cycle (360 degrés électriques) d'un champ magnétique de rotation. En d'autres termes, le champ magnétique créé par les courants d'induit alimentés à chaque groupe de bobinages d'induit tourne de 360 degrés électriques correspondants à l'angle mécanique de 120 degrés. Ainsi, l'application des courants d'induit de manière séquentielle aux premier jusqu'au troisième groupes respectifs de bobinages d'induit crée un champ magnétique de rotation continu présentant trois paires de pôles autour du noyau d'induit 5a (360 degrés mécaniques).

Chacune des première et seconde bobines de phase U, de la première et seconde bobines de phase V et de la première et seconde bobines de phase W peuvent être attaquées individuellement comme deux paires de bobinages triphasés par une paire d'onduleurs.

L'interaction magnétique entre le champ magnétique de rotation continu et les pôles (les pôles d'aimants permanents 61 et les pôles conséquents 63) du rotor crée du couple pour faire tourner le rotor 6.

Le moteur 10-1 selon le premier mode de réalisation est spécifiquement conçu de sorte que le nombre de dents 52 en vis-a-vis de chaque pôle d'aimant permanent 61 soit fixé à onze est égal à la somme k+2 et le nombre de dents 52 en vis-à-vis de chaque pôle conséquent 63 est fixé à six est égal à la soustraction k-3.

En particulier, afin de maximiser le flux de raccordement des pôles 61 et 63 du rotor 6 aux bobinages d'induit 5b de l'induit 5, le moteur 10-1 est conçu de sorte qu'une largeur angulaire électrique circonférentielle Om de chacun des pôles d'aimants permanents 61 soit fixée à 220 degrés électriques, et qu'une largeur angulaire électrique circonférentielle ec de chacun des pôles conséquents 63 soit fixée à 130 degrés électriques. Ainsi, une largeur angulaire électrique 29 circonférentielle de chacune des barrières magnétiques 64 est réglée à 10 degrés électriques.

On décrit ci-après comment déterminer la largeur angulaire électrique circonférentielle em de chacun des pôles d'aimants permanents 61 et la largeur angulaire électrique circonférentielle ec de chacun des pôles conséquents 63 en vue de maximiser le flux de raccordement des pôles 61 et 63 du rotor 33 des bobinages d'induit 5b de l'induit 5.

Plus précisément, dans le second mode de réalisation, comme matériau de chacun des pôles d'aimants permanents 61, un aimant à base de terres rares avec une densité de flux résiduel Br de 1,2 Telsa [T], et, comme matériau de la culasse 62 du rotor 6, une feuille en acier magnétique ayant une densité de flux de saturation Bst de 1,9 [T]. A noter que, pour maximiser le flux de raccordement des pôles 61 et 63 du rotor 6 aux bobinages d'induit 5b de l'induit 5, il faut concevoir la quantité de flux magnétique passant à travers les pôles d'aimants permanents 61 et les pôles conséquents 63 à sa limite haute. La quantité pm de flux magnétique généré de chaque pôle d'aimant permanent 61 est proportionnelle au produit entre la largeur angulaire circulaire em d'un pôle d'aimant permanent correspondant 61 et la densité de flux résiduel Br, qui est exprimée par l'équation suivante : pm «em x Br. De manière similaire, la quantité 9s de flux magnétique généré de chaque pôle conséquent 63 est proportionnelle au produit entre la densité de flux de saturation Bst et la soustraction de la largeur angulaire circulaire em de 2n (c'est-à-dire, 2n - 6m), qui est exprimée par l'équation suivante : ps « (2n - em) x Bst.

Dans le second mode de réalisation, du fait que le matériau de chacun des pôles d'aimants permanents 61 avec la densité de flux résiduel Br de 1,2 [T] et le matériau de chaque pôle d'aimant conséquent 63 avec la densité de flux de saturation Bst de 1,9 [T] sont sélectionnés, une valeur de la largeur angulaire circulaire em de chaque pôle d'aimant permanent 61, qui satisfait l'équation « cpm = cps », est sensiblement calculée comme étant 220 degrés électriques. Comme précité, du fait que les barrières magnétiques 64 sont prévues entre les pôles d'aimants permanents 61 et les pôles conséquents 63, la détermination de la largeur angulaire électrique circonférentielle em de chaque pôle d'aimant permanent 61 à 220 degrés électriques détermine la largeur angulaire circulaire es de chaque pôle conséquent 63 à 130 degrés électriques.

La configuration du moteur 10-1 précitée augmente la longueur de la surface extérieure de chaque pôle d'aimant permanent 61 dans la direction circonférentielle du rotor 6 en comparaison au moteur à 54 fentes et 6 pôles dont le nombre de dents de l'induit én regard de chaque pôle d'aimant est identique à celui de dents en regard de chaque pôle conséquent de pratiquement 22 pourcent, ces 22 pourcents étant calculés en divisant 220 par 180.

Il devient donc possible d'accroître la quantité de flux magnétique généré de chaque pôle d'aimant permanent 61 du moteur 10-1 de pratiquement 22 pourcent en comparaison à la quantité de flux magnétique généré de chaque aimant permanent d'un moteur à 54 fentes et 6 pôles dont le nombre de dents de l'induit en regard de chaque pôle d'aimant est identique à celui de dents en regard de chaque pôle conséquent.

En d'autres termes, si la quantité de flux magnétique généré de chaque pôle d'aimant permanent 61 du moteur 10-1 est conçue pour être en accord avec la quantité de flux magnétique généré de chaque pôle d'aimant permanent d'un moteur à 54 fentes et 6 pôles (un moteur à 54 fentes et 6 pôles normal) dont le nombre de dents de l'induit en regard de chaque pôle d'aimant est identique à celui de dents en regard de chaque pôle conséquent, la quantité de matériaux pour les aimants permanents à utiliser pour les pôles d'aimants permanents 61 du moteur 10-1 peut être réduite en comparaison à la quantité de matériaux pour aimants permanents à utiliser pour les pôles d'aimants permanents du moteur à 54 fentes et 6 pôles normal.

Dans le cas contraire, si la quantité de flux magnétique généré de chaque pôle d'aimant permanent 61 du moteur 10-1 est conçue pour être en accord avec la quantité de flux magnétique généré de chaque aimant permanent du moteur à 54 fentes et 6 pôles normal, on peut réduire la longueur axiale de circuits magnétiques entre l'induit 2 et le rotor 3, c'est-à-dire, la longueur axiale du moteur 10 de 22 pourcent en comparaison à la longueur axiale du moteur à 54 fentes et 6 pôles normal.

Le moteur 10-1 selon le second mode de réalisation peut 20 également réaliser pratiquement les mêmes avantages que ceux du moteur 10 du premier mode de réalisation.

En particulier, le moteur 10 est conçu de sorte que : le nombre de fentes par pôle dans l'induit 5 soit réglé à 3, le 25 pas entre des fentes adjacentes du noyau d'induit 5a soit réglé à 20 degrés électriques, le nombre de dents 52 en vis-à-vis de chaque pôle d'aimant permanent 61 soit égal à dix, et le nombre de dents 52 en vis-à-vis de chaque pôle conséquent 63 soit égal à huit. Ceci permet à l'homme du métier de 30 fabriquer facilement le moteur 10-1. TROISIEME MODE DE REALISATION Un moteur 10-2 selon le troisième mode de réalisation de la présente divulgation sera à présent décrit en référence à la figure 5. La structure et/ou les fonctions du moteur 10-2 selon le troisième mode de réalisation est/sont différente(s) de celle(s) du moteur 10 par les points suivants. De ce fait, on décrira principalement les points différents ci-après.

Le moteur 10 selon le premier mode de réalisation est configuré de sorte que le rayon de courbure de chaque pôle d'aimant permanent 31 à partir de l'axe central de l'arbre rotatif 4 soit identique à celui de chaque pôle conséquent 33 à partir de l'axe central de l'arbre rotatif 4.

Cependant, le moteur 10-2 selon le troisième mode de réalisation est conçu de sorte qu'un rayon de courbure rl de la surface extérieure de chaque pôle conséquent 33 soit défini à partir d'un point central P situé radialement à l'extérieur de l'axe central de l'arbre rotatif 4. Parce qu'un rayon de courbure r2 de la surface extérieure de chaque pôle d'aimant permanent 31 est défini à partir de l'axe central de l'arbre rotatif 4, la conception du moteur 10-2 réduit le rayon de courbure r1 de la surface extérieure de chaque pôle conséquent 33 en comparaison au rayon de courbure r2 de la surface extérieure de chaque pôle d'aimant permanent 31. La conception du moteur 10-2 réduit par conséquent le couple d'encochage du moteur 10-2.

Les inventeurs ont réalisés des expériences en vue de mesurer le rapport de réduction de la grandeur du couple d'encochage par la grandeur du couple d'encochage mesuré lorsque le rapport du rayon de courbure rl de la surface extérieure de chaque pôle conséquent 33 par le rayon de courbure r2 de la surface extérieure de chaque pôle d'aimant permanent 31 est réglé à 1,0 tout en changeant le rayon de courbure rl de la surface extérieure de chaque pôle conséquent 33 par le rayon de courbure r2 de la surface extérieure de chaque pôle d'aimant permanent 31. Le rapport de réduction de la grandeur du couple d'encochage parla grandeur du couple d'encochage mesurée lorsque le rapport (rai) du rayon de courbure rl de la surface extérieure de chaque pôle conséquent 33 par le rayon de courbure r2 de la surface extérieure de chaque pôle d'aimant permanent 31 est réglé à 1,0 sera désigné par « grandeur de référence du couple d'encochage ».

La figure 6 montre la corrélation entre chacune des valeurs mesurées du rapport de réduction de la grandeur de couple d'encochage par la grandeur de référence du couple d'encochage lorsque la grandeur de référence de couple d'encochage est normalisée à 1 ,0.

La première valeur mesurée du rapport de réduction de la grandeur de couple d'encochage par la grandeur de référence de couple de référence correspond au rapport (ra2) de 0,8 du rayon de courbure rl de la surface extérieure de chaque pôle conséquent 33 par le rayon de courbure de la surface extérieure de chaque pôle d'aimant permanent 31.

La seconde valeur mesurée du rapport de réduction de la grandeur de couple d'encochage par la grandeur de référence de couple d'encochage correspond au rapport (ra3) de 0,6 du rayon de courbure r1 de la surface extérieure de chaque pôle conséquent 33 par le rayon de courbure r2 de la surface extérieure de chaque pôle d'aimant permanent 31.

La troisième valeur mesurée du rapport de réduction de la grandeur de couple d'encochage par la grandeur de référence de couple d'encochage correspond au rapport (ra4) de 0,4 du rayon de courbure rl de la surface extérieure de chaque pôle conséquent 33 par le rayon de courbure r2 de la surface extérieure de chaque pôle d'aimant permanent 31.

Comme le montre la figure 6, plus le rapport du rayon de courbure rl de la surface extérieure de chaque pôle conséquent 33 par le rayon de courbure r2 de la surface extérieure de chaque pôle d'aimant permanent 31 est bas, plus la grandeur de couple d'encochage baisse. C'est-à-dire que la configuration du moteur 10-2 selon le troisième mode de réalisation réduit la grandeur de couple d'encochage en comparaison à la configuration du moteur 10 selon le premier mode de réalisation.

Dans chacun des premier au troisième modes de réalisation, chacun des pôles d'aimants permanents 31 présente une forme sensiblement semi cylindrique s'étendant en parallèle à la direction axiale de l'arbre rotatif 4. Chacune des pôles d'aimants permanents 31 comprend une surface intérieure, qui est au moins en partie plate (voir la flèche Y1 de la figure 1), en regard de sa surface extérieure incurvée. Au moins une partie de la périphérie extérieure de la culasse 32 sur laquelle la partie plate de la surface intérieure de chacun des pôles d'aimants permanents 31 est montée est formée plate.

Cette configuration de chacun des pôles d'aimants permanents 31 facilite le positionnement de chacun des pôles d'aimants permanents 31 pour le monter sur une partie correspondante de la périphérie extérieure de la culasse 32, et/ou la forme d'un matériau d'aimant permanent dans chacun des pôles d'aimants permanents 31, permettant d'aboutir à une efficience de fabrication plus importante du moteur 10.

De manière similaire, dans le second mode de réalisation, chacun des pôles d'aimants permanents 61 présente une forme de plaque s'étendant parallèlement à la direction axiale de l'arbre rotatif 4 et dont la coupe latérale, orthogonale à la direction axiale de l'arbre rotatif 4, présente une forme sensiblement arquée. Chacun des pôles d'aimants permanents 61 présente une surface intérieure incurvée, dont au moins un bord latéral est plat (voir la flèche Y1 dans la figure 4), en regard de sa surface extérieure incurvée. Au moins une partie de la périphérie extérieure de la culasse 32 sur laquelle l'au moins une extrémité plate latérale de la surface intérieure incurvée de chacun des pôles d'aimants permanents 61 est montée est formée plate.

La configuration de chacun des pôles d'aimants permanents 61 facilite le positionnement de chacun des pôles d'aimants permanents 61 pour le monter dans une partie correspondante de la périphérie extérieure de la culasse 62, et/ou la forme d'un matériau d'aimant permanent dans chacun des pôles d'aimants permanents 61, permettant d'aboutir à une plus grande efficacité de fabrication du moteur 10-1.

Le nombre de pôles d'un rotor et le nombre de dents d'un induit ne sont pas limités à chacun des moteurs 10, 10A, lOBn 10-1 et 10-2 selon les premier au troisième modes de réalisation et leurs modifications. Plus précisément, diverses combinaisons entre le nombre de pôles d'un rotor et le nombre de dents d'un induit avec une configuration de bobinage à pas diamétral, distribué peuvent être incluses dans la portée de la présente divulgation. En outre, comme montré dans les figures 2 et 3, chacun des pôles d'aimants permanents 31 et 61 est monté sur la périphérie extérieure d'une culasse correspondante des culasses 32 et 62, mais peuvent être intégrés dans une culasse correspondante des culasses 32 et 62.

Comme décrit ci-dessus, le rapport de la longueur de la surface extérieure de chaque pôle d'aimant permanent 31 dans la direction circonférentielle du rotor 3 par la longueur de la surface extérieure de chacun pôle conséquent 33 dans la direction circonférentielle du rotor 3 est égal au rapport de la densité de flux de saturation Bst du matériau de chacun des pôles conséquents 33 par la densité de flux résiduel Br du matériau de chacun des pôles d'aimants permanents 31.

Après sélection du matériau de chaque pôle d'aimant permanent 31 et du matériau de chaque pôle conséquent 33, cette relation permet à la longueur de la surface extérieure de chaque pôle d'aimant permanent 31 et à celle de la surface extérieure de chaque pôle conséquent 33 dans la direction circonférentielle du rotor 3 d'être conçues de façon unique.

Parce que la densité de flux de saturation Bst d'un matériau magnétique doux à utiliser pour chaque pôle conséquent 33 est généralement supérieure à la densité de flux résiduel Br d'un aimant permanent à utiliser pour chaque pôle d'aimant permanent 31, ce que l'on peut exprimer par Bs > Br. Par exemple, comme décrit dans le premier mode de réalisation, en utilisant le matériau de chaque pôle d'aimant permanent 33 avec la densité de flux de saturation Bst de 1,9 [T] et le matériau de chaque pôle d'aimant permanent 31 avec la densité de flux résiduel Br de 1,4 [T] permet une conception unique de 207 degrés électriques de la largeur angulaire circulaire em de chaque pôle d'aimant permanent 31. Comme autre exemple, comme décrit dans le second mode de réalisation, en utilisant le matériau de chaque pôle d'aimant conséquent 33 avec la densité de flux de saturation Bst de 1,9 [T] et le matériau de chaque pôle d'aimant permanent 31 avec la densité de flux résiduel Br de 1,2 [T] permet une conception unique de 220 2960109 37' degrés électriques de la largeur angulaire circulaire de chaque pôle d'aimant permanent 31.

A noter que la somme du nombre de dents en vis-à-vis de 5 chaque pôle d'aimant permanent 31 (61) et le nombre de dents en vis-à-vis de chaque pôle conséquent 33 (63) peut être différente de 2k.

Les figures 7 et 8 montrent de façon schématique la 10 troisième modification du premier mode de réalisation. La troisième modification montre spécifiquement un exemple de la liaison d'une pluralité de segments conducteurs utilisés comme étant chacun des bobinages d'induit triphasés 2b enroulés dans le noyau d'induit 2a selon une configuration de bobinage à pas 15 diamétral, distribué.

Comme illustré dans la figure 7, la pluralité de segments conducteurs 7 sont prévus. Chacun de la pluralité de segments conducteurs 7 est constitué d'une paire de parties 7a dans les 20 fentes et d'une partie de spire 7b en U ou en V de sorte que les parties 7a dans les fentes s'étendant au niveau de l'une de leurs extrémités des extrémités de la partie de spire 7b. avant l'installation de chaque segment conducteur 7 dans le noyau d'induit 2a, l'autre extrémité de chacune des parties 7a 25 dans les fentes s'étend droite.

L'une des parties 7a dans les fentes d'un segment conducteur 7 est insérée dans une fente correspondante du noyau d'induit 2a, et l'autre des parties 7a dans les fentes 30 est insérée dans une fente correspondante du noyau d'induit 2a à partir du as de la page de la figure 8 de sorte que les autres extrémités des parties 7a dans les fentes se projettent des fentes correspondantes du noyau d'induit 2a. ces autres extrémités des parties 7a dans les fentes se projetant hors des fentes correspondantes (le noyau d'induit 2a) seront désignées ci-après par « parties d'extrémité en projection ».

Par la suite, chacune des parties d'extrémité en projection du segment conducteur 7 est pliée pour fléchir vers l'extérieur par un angle électrique prédéterminé par rapport à la direction axiale d'une fente correspondante. Après le pliage, une extrémité de pointe des parties d'extrémité en projection du segment conducteur 7 est jointe par soudure (voir le numéro de référence 71 dans la figure 8) à une extrémité de pointe d'une partie correspondante parmi les parties d'extrémité en projection d'un segment conducteur alternatif 7 inséré dans des fentes correspondantes de la même manière que le segment conducteur 7.

C'est-à-dire que la pluralité de segments conducteurs 7 sont insérés dans des fentes correspondantes du noyau d'induit 2a, les parties d'extrémité en projection de chacun des segments conducteurs insérés 7 sont pliées, et une extrémité de pointe de chacune des parties d'extrémité en projection de chacun des segments conducteurs 7 est jointe par soudure à une extrémité de pointe d'une partie correspondante parmi les parties d'extrémité en projection d'un segment correspondant parmi les segments conducteurs insérés 7. Ceci procure des bobinages d'induit triphasés 2b, chacun desquels étant constitué par la liaison d'un nombre de segments conducteurs 7, enroulés dans le noyau d'induit 2a selon une configuration de bobinage à pas diamétral, distribué.

Cette configuration de bobinage permet d'avoir un alignement des extrémités de bobines des bobinages d'induit, par exemple, dans le sens circonférentiel et radial du moteur 10. Ceci permet de réduire l'encombrement du moteur 10. Habituellement, les moteurs dont les bobinages d'induit présentent une configuration de bobinage distribué peuvent généralement augmenter la longueur des extrémités de bobine des bobinages d'induit, dégradant la réduction de l'encombrement des moteurs. Cependant, le moteur 10 dont chacun des bobinages d'induit 2b est constitué de la liaison d'une pluralité de segments conducteurs empêche l'augmentation de la longueur des extrémités de bobines des bobinages d'induit.

Bien que l'on ait décrit ici des modes de réalisation illustratifs de la présente divulgation, cette dernière n'y est pas limitée, mais intègre tout mode de réalisation ou tous les modes de réalisation présentant des modifications, omissions, combinaisons (par exemple, des aspects sur divers modes de réalisation), adaptations et/ou alternatives dont se rendrait compte l'homme du métier en se fondant sur la présente divulgation. Les limitations dans les revendications doivent être interprétées dans un sens large sur la base de la terminologie employée dans ces dernières et ne pas être limitées à des exemples décrits dans la présente spécification ou au cours de la procédure relative à la demande, exemples que l'on ne doit considérer que non exclusifs. 40

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Moteur comprenant : un élément de rotor annulaire réalisé en un matériau 5 magnétique doux et prévu rotatif dans le moteur, l'élément de rotor comprenant . une pluralité de premiers pôles magnétiques agencés dans une direction de circonférence de l'élément de rotor avec des espaces entre eux, chacun de la pluralité de premiers pôles 10 magnétiques est formé par une partie périphérique extérieure de l'élément de rotor et d'un aimant permanent ; et une pluralité de seconds pôles magnétiques s'étendant de manière radiale de l'élément de rotor et agencés respectivement entre la pluralité de premiers pôles 15 magnétiques, la pluralité de seconds pôles magnétiques étant par conséquent aimantés comme une pluralité de pôles conséquents par la pluralité de premiers pôles magnétiques ; et un induit prévu en regard de l'élément de rotor en vue de 20 générer un champ magnétique de rotation, l'induit comprenant : plusieurs ensembles de dents agencées dans une direction de rotation de l'élément de rotor de sorte que chaque ensemble de dents dans les plusieurs ensembles de dents se trouve dans un cycle angulaire électrique du champ magnétique de rotation, 25 le cycle angulaire électrique correspondant à un pas d'une paire de pôles de l'élément de rotor annulaire, un nombre de dents dans la pluralité de dents dans le pas de paire de pôles étant réglé à 2k (k étant un nombre entier), et un nombre de dents en vis-à-vis de chacun des premiers 30 pôles magnétiques dans la pluralité de dents étant réglé de façon à être supérieur ou égal à la somme k + 1.
2. 2. Moteur selon la revendication 1, dans lequel chacun de la pluralité de premiers pôles magnétiques est configuré de 2960109 4'1 sorte que l'aimant permanent soit monté sur une surface extérieure de la partie périphérique extérieure de l'élément de rotor.
3. 3. Moteur selon la revendication 1, dans lequel chacun de la pluralité de premiers pôles magnétiques est configuré de sorte que l'aimant permanent soit prévu à l'intérieur de la partie périphérique extérieure de l'élément de rotor.
4. 4. Moteur selon la revendication 1, dans lequel le nombre de dents en vis-à-vis de chacun des seconds pôles magnétiques dans la pluralité de dents est réglé de sorte à être inférieur ou égal à la soustraction k - 1.
5. 5. Moteur selon la revendication 1, dans lequel un pas entre des dents adjacentes dans la pluralité de dents est réglé à un sous-multiple entier de 60 degrés électriques.
6. 6. Moteur selon la revendication 5, dans lequel les dents des plusieurs ensembles sont agencées à espaces réguliers dans la direction de rotation de l'élément de rotor, les espaces étant une pluralité de fentes, le nombre de fentes par pôle dans l'induit étant réglé à deux, le pas entre des dents adjacentes dans la pluralité de dents est réglé à 30 degrés électriques, le nombre de dents en vis-à-vis de chacun des premiers pôles magnétiques dans la pluralité de dents étant réglé à sept, et le nombre de dents en vis-à-vis des seconds pôles magnétiques dans la pluralité de dents étant réglé à cinq.
7. 7. Moteur selon la revendication 5, dans lequel les dents des plusieurs ensembles de dents sont agencées à espaces réguliers dans la direction de rotation de l'élément de rotor, les espaces étant une pluralité de fentes, un nombre de fentespar pôle dans l'induit est réglé à trois, le pas entre des dents adjacentes dans la pluralité de dents est réglé à 20 degrés électriques, le nombre de dents en vis-à-vis de chacun des premiers pôles magnétiques dans la pluralité de dents est réglé à dix, et un nombre de dents en vis-à-vis de chacun des seconds pôles magnétiques dans la pluralité de dents est réglé à huit.
8. 8. Moteur selon la revendication 1, dans lequel chacun de la pluralité de seconds pôles magnétiques comprend une surface extérieure incurvée présentant un premier rayon de courbure autour d'un point central situé radialement à l'extérieur d'un axe de rotation de l'élément de rotor.
9. 9. Moteur selon la revendication 1, dans lequel chacun de la pluralité de premiers pôles magnétiques comprend une surface extérieure incurvée présentant un second rayon de courbure supérieur au premier rayon de courbure.
10. 10. Moteur selon la revendication 2, dans lequel l'aimant permanent de chacun de la pluralité de premiers pôles magnétiques présente une première surface et une seconde surface agencées radialement de sorte à être en regard l'une de l'autre, l'aimant permanent de chacun de la pluralité de pôles magnétiques est monté à la première surface sur la surface extérieure de la partie périphérique extérieure de l'élément de rotor, au moins une partie de la première surface est formée plate.
11. 11. Moteur selon la revendication 1, dans lequel lorsque l'aimant permanent de chacun de la pluralité de premiers pôles magnétiques présente une densité de flux résiduel notée Br, et que le matériau magnétique doux présente une densité de flux de saturation notée Bst, un rapport entre une largeurangulaire circonférentielle d'une surface extérieure de chacun de la pluralité de premiers pôles magnétiques et une largeur angulaire circonférentielle d'une surface extérieure de chacun de la pluralité de seconds pôles magnétiques est sensiblement égal au rapport entre la densité de flux de saturation notée Bst et la densité de flux résiduel notée Br.
12. 12. Moteur selon la revendication 1, comprenant en outre un arbre rotatif réalisé en matériau amagnétique et relié à 10 l'élément de rotor.
13. 13. Moteur selon la revendication 1, dans lequel les dents des plusieurs ensembles sont agencées à espaces réguliers dans la direction de rotation de l'élément de rotor, les espaces 15 étant une pluralité de fentes, l'induit comprend des bobinages d'induit multiphasés enroulés dans la pluralité de fentes pour générer le champ magnétique de rotation lorsqu'ils sont excités, chacun des bobinages d'induit multiphasés étant une liaison d'une pluralité de segments conducteurs, chacun de la 20 pluralité de segments conducteurs comprend : une paire de parties dans les fentes insérées dans des fentes correspondantes dans la pluralité de fentes, et une partie de spire en forme de U ou de V reliant la paire de parties dans les fentes. 25