FR2963175A1 - Rotor pour moteur synchrone - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un rotor (1) pour moteur synchrone comportant une pluralité d'aimants (4) insérés dans une pluralité de logements (3) respectifs ménagés dans le rotor (1), de façon à ce que l'assemblage entre un aimant (4) et un logement (3) correspondant présente un jeu mécanique (5), le rotor (1) étant caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément élastique (100) exerçant une force de rappel de l'aimant (4) vers une position donnée dans le logement (3).

Description

La présente invention a pour objet un rotor pour moteur synchrone comportant une pluralité d'aimants insérés dans une pluralité de logements respectifs ménagés dans une pluralité de tôles du rotor, les logements et les aimants comportant un jeu mécanique.

Il est connu du document EP0695018 Al de disposer de moteurs électriques possédant des aimants dans le rotor. Ces aimants sont insérés dans des logements du rotor qui empêchent l'expulsion des aimants par l'action de la force centrifuge générée lors de la rotation du moteur. Toutefois, un jeu est nécessaire entre le logement et les aimants. Ceux-ci ne sont pas solidaires de la tôle et peuvent bouger, notamment sous l'effet des vibrations. Pour éviter cela, les aimants sont très souvent collés. Le procédé de collage est performant mais est difficilement contrôlable. La qualité de la colle, la préparation de l'état de surface interviennent dans la qualité du collage, et il est difficile d'être certain, lors du collage ou après le collage que la tenue de la colle est suffisante. Pour des applications demandant un haut niveau de fiabilité, ce procédé est exclu. La présente invention a pour but de résoudre tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus en définissant un blocage mécanique des aimants qui soit facilement contrôlable.

A cet effet, la présente invention a pour objet un rotor pour moteur synchrone comportant une pluralité d'aimants insérés dans une pluralité de logements respectifs ménagés dans le rotor, de façon à ce que l'assemblage entre un aimant et un logement correspondant présente un jeu mécanique, le rotor étant caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément élastique exerçant une force de rappel de l'aimant vers une position donnée dans le logement. Cette disposition permet de contrôler la force bloquant l'aimant dans son logement, soit en contrôlant la force d'insertion de l'élément élastique, soit en contrôlant la force d'insertion de l'aimant ou soit en contrôlant la raideur de l'élément élastique. Selon un mode de réalisation, un élément élastique prend appui sur une face de l'aimant et sur une face du logement. Selon un mode de réalisation, un premier élément élastique prend appui sur une première face de l'aimant et sur une première face du logement, et un deuxième élément élastique prend appui sur une deuxième face de l'aimant opposée à la première face de l'aimant et une deuxième face du logement opposée à la première face du logement. Selon un mode de réalisation, le rotor est formé par une pluralité de tôles, et un élément élastique prend appui sur un élément déformable ménagé 5 dans la pluralité de tôles attenant aux logements des aimants. Cette disposition permet d'éviter de rayer l'aimant lors de l'insertion de l'élément élastique dans le logement. Selon un mode de réalisation, l'élément élastique est une lamelle, une goupille ressort, une plaque ondulée, un rivet ou une tôle présentant des 10 volets. Selon un mode de réalisation, l'élément élastique est constitué par une découpe du rotor. Selon un mode de réalisation, un premier élément élastique prend appui sur une première face d'au moins un aimant, ladite face étant orientée en 15 regard d'une première face ouverte du logement et un deuxième élément élastique prend appui sur une deuxième face d'au moins un aimant, ladite face étant orientée en regard d'une deuxième face ouverte du logement opposée à la première face ouverte du logement. Cette disposition permet de bloquer les aimants en compression. 20 Selon un mode de réalisation, une partie de l'élément élastique est fixée sur le rotor, par exemple à l'aide d'une vis. Selon un mode de réalisation, un élément élastique a une forme générale en « U », une première branche du « U » prenant appui sur une face de l'aimant, une deuxième branche du « U » prenant appui sur le rotor, et la 25 base du « U » prenant appui sur une face de l'aimant en regard d'une face ouverte du logement. Cette disposition permet de ne pas créer de contrainte visant à ouvrir le logement de l'aimant, la pluralité de tôles subie donc moins de contrainte pour une même force de blocage. 30 Selon un mode de réalisation, l'élément élastique est une plaque pliée ou un fil plié. Selon un mode de réalisation, l'élément élastique exerce une force dirigée dans la même direction que la force centrifuge s'exerçant lors de la rotation du rotor. 35 La présente invention a également pour objet un moteur synchrone comportant un rotor.

De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, un rotor pour moteur synchrone selon l'invention. La figure 1 est une vue en coupe axiale d'une portion d'un moteur synchrone selon l'état de la technique. La figure 2 est une vue en coupe axiale d'un rotor et d'un stator d'un moteur synchrone selon l'état de la technique. La figure 3 illustre un rotor et une portion de ce rotor comportant un élément élastique selon un premier mode de réalisation de l'invention.

La figure 4 illustre un rotor et une portion de ce rotor comportant un élément élastique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure 5 illustre un rotor et une portion de ce rotor comportant un élément élastique selon un troisième mode de réalisation de l'invention. La figure 6 illustre un rotor et une portion de ce rotor comportant un élément élastique selon un quatrième mode de réalisation de l'invention. La figure 7 illustre un rotor et une portion de ce rotor comportant un élément élastique selon un cinquième mode de réalisation de l'invention. La figure 8 illustre un rotor et une portion de ce rotor comportant un élément élastique selon un sixième mode de réalisation de l'invention.

La figure 9 illustre un rotor et une portion de ce rotor comportant un élément élastique selon un septième mode de réalisation de l'invention. La figure 10 illustre un rotor et une portion de ce rotor comportant un élément élastique selon un huitième mode de réalisation de l'invention. La figure 11 illustre un rotor et une portion de ce rotor comportant un élément élastique selon un neuvième mode de réalisation de l'invention. Comme illustré aux figures 1 et 2, un moteur synchrone comporte un stator 20 et un rotor 1 séparé par un entrefer 10. Le rotor 1 évolue en rotation à l'intérieur du stator 20 coaxialement à l'axe du stator 20.

Le stator 20 comporte un paquet de tôles statoriques 22 munies d'encoches 23 dans lesquelles sont disposés des bobinages 21. Le rotor 1 comporte une pluralité de tôles 2 planes, découpées et empilées pour définir des logements 3 dans lesquels sont placés des aimants 4 de forme parallélépipédique ainsi qu'une face plane supérieure 7 et une face place inférieure 8 du rotor 1.

Les dimensions des logements 3 sont proches de celles des aimants au jeu 5 près. Les logements 3 empêchent l'expulsion des aimants 4 lors de la rotation du rotor 1 sous l'action de la force centrifuge.

La direction d'aimantation peut être radiale comme sur l'exemple présenté à la figure 1, mais elle peut également être tangentielle ou bien à la fois radiale et tangentielle, comme sur les exemples présentés dans les figures 2à 11. Le rotor 1 comporte également un trou central 6 dans lequel vient 10 se positionner soit un arbre plein, soit un arbre creux 25 susceptible de recevoir une unité de commande connue (non représentée). Dans un premier mode de réalisation selon l'invention illustré à la figure 3, le rotor 1 comporte un élément élastique 100. L'élément élastique 100 comprend une lamelle 101 en acier 15 monobloc comportant une partie centrale 102 reliée sur le milieu de ses bords à deux parties périphériques 103 symétriques par rapport à la partie centrale 102. Les deux extrémités haute 104a et basse 104b de la partie centrale 102 sont pliées sensiblement à 90° selon un premier sens de pliage. 20 Les deux extrémités haute 105a et basse 105b de chacune des parties périphériques 103 sont également pliées à 90° mais selon un deuxième sens de pliage opposé au premier sens de pliage des deux extrémités haute 104a et basse 104b pliées de la partie centrale 102. Les extrémités pliées 105a, 105b des parties périphériques 103 25 sont plus longues que les extrémités pliées 104a, 104b de la partie centrale 102. Les deux extrémités hautes 105a pliées des parties périphériques 103 ainsi que l'extrémité haute 104a pliée de la partie centrale 102 comprennent chacune un axe de pliage situé sensiblement à une même 30 hauteur. De même, les deux extrémités basses 105b pliées des parties périphériques 103 ainsi que l'extrémité basse 104b pliée de la partie centrale 102 comprennent chacune un axe de pliage situé à une même hauteur. Les parties de la lamelle 101 se situant entre ces axes de pliage 35 définissent le corps 106 de la lamelle 101.

Le corps 106 de la lamelle 101 est ondulé depuis les axes de pliage haut jusqu'aux axes de pliage bas, cependant les ondulations 107 sont plus accentuées sur les extrémités du corps 106 des parties périphériques 103 que sur les extrémités du corps 106 de la partie centrale 102.

Cette différence confère son élasticité à la lamelle 101. Dans le mode de réalisation présenté, le corps 106 de la lamelle 101 a une longueur sensiblement égale à celle de l'aimant 4 et à celle du logement 3 dans lequel l'aimant 4 est logé. La lamelle 101 est intercalée entre une paroi d'un logement 3 et une face de l'aimant 4. L'extrémité pliée haute 104a de la partie centrale 102 prend appui sur la face plane supérieure 7 du rotor 1 tandis que l'extrémité pliée basse 104b de la partie centrale 102 prend appui sur la face plane inférieure 7 du rotor 1. Les deux extrémités haute 105a des parties périphériques 103 prennent quant à elles appui sur une face de l'aimant 4 en regard d'une ouverture supérieure du logement 3 tandis que les deux extrémités basse 105b des parties périphériques 103 prennent appui sur une face de l'aimant 4 en regard d'une ouverture inférieure du logement 3. L'élasticité de la lamelle 101 engendre une force tendant à 20 repousser la paroi de l'aimant 4 de la paroi du logement 3 entre lesquelles elle est intercalée. La force bloquant l'aimant 4 peut aisément être contrôlée soit en contrôlant la force d'insertion de la lamelle 101, soit en contrôlant la force d'insertion de l'aimant ou soit en contrôlant la raideur de la lamelle 101. 25 Dans ce mode de réalisation, pour faciliter son insertion, les extrémités 104a ou 104b, de la lamelle 101 s'escamotent pour laisser passer l'aimant 4 lors de son insertion. Selon une variante, le rotor 1 comporte deux lamelles 101: une première lamelle 101 intercalée entre une première face du logement 3 et une 30 première face de l'aimant 4, et une deuxième lamelle 101 intercalée entre une deuxième face du logement 3 opposée à la première face du logement 3 et une deuxième face de l'aimant 4 opposée à la première face de l'aimant 4. Dans un second mode de réalisation présenté à la figure 4, l'élément élastique 100 est constitué par une goupille ressort 201 de forme 35 tubulaire, fendue sur toute sa longueur et de longueur sensiblement égale à celle du logement 3 et de l'aimant 3.

Dans ce mode de réalisation, la pluralité de tôles 2 du rotor forment des logements 202 pour les goupilles 201, attenants à chaque logement 3 des aimants 4. Le jeu 5 entre l'aimant et son logement 3 étant inférieur au diamètre de la goupille 201 moins la profondeur du logement 202, la déformation de la goupille plaque l'aimant 4 contre une paroi du logement 3 opposée à la paroi attenante au logement 202 de la goupille 201. La goupille 201 peut être placée sur une des faces quelconques de l'aimant 4. Il peut être avantageux de placer la goupille 201 de manière à plaquer l'aimant 4 contre la face de la tôle 22 où il sera naturellement plaqué par l'effet de la force centrifuge. Il est bien évident qu'il est possible de mettre plusieurs goupilles 201 sur un même aimant 4 pour augmenter la force de maintien de l'aimant 4. Dans un troisième mode de réalisation présenté à la figure 5, l'élément élastique 100 est constitué par une plaque ondulée 301 pouvant éventuellement ne pas être ondulée sur sa périphérie pour augmenter sa raideur. Cette plaque ondulée 301 est disposée entre une paroi du logement 3 et une face de l'aimant en regard de cette paroi. De la même façon que pour le mode de réalisation employant la goupille 201, la plaque ondulée 301 peut être placée sur une des faces quelconques de l'aimant 4. Il peut être avantageux de placer la plaque ondulée 301 de manière à plaquer l'aimant 4 contre la face de la tôle 22 où il sera naturellement plaqué par l'effet de la force centrifuge. Il est bien évident qu'il est possible de mettre plusieurs plaque ondulée 301 sur un même aimant 4 pour augmenter la force de maintien de l'aimant 4. Dans un quatrième mode de réalisation illustré à la figure 6, l'élément élastique 100 est constitué par une goupille ressort 401 identique à la goupille ressort 201 présenté ci-dessus dans le second mode de réalisation. Cependant, cette goupille ressort 401 n'est pas mise directement au contact de l'aimant 4 dont elle assure le maintient dans le logement 3. La goupille ressort 401 est disposée à l'encontre d'un élément déformable 402 qui par l'action de la force exercée par la goupille ressort 401 vient au contact de l'aimant 4. Cet élément déformable 402 se présente sous la forme d'un levier 35 mobile en rotation et est directement ménagé dans sur toute la hauteur du rotor 2 dans la pluralité de tôles 2.

Dans un cinquième mode de réalisation illustré à la figure 7, l'élément élastique 100 se présente sous la forme d'une plaque pliée 501 prenant une forme générale en « U » avec une première branche 502 du « U » prenant appui sur une face de l'aimant 4, une deuxième branche 503 du « U » prenant appui sur la pluralité de tôles 2 du rotor 1, et la base 504 du « U » prenant appui sur une face de l'aimant 4 en regard d'une face ouverte du logement 3. La première branche 502 du « U » et la deuxième branche 503 du « U » de la plaque pliée 501 sont insérée respectivement dans une première gorge 505 et dans une seconde gorge 506 traversant transversalement la pluralité de tôles 2 du rotor 1 depuis la face supérieure 7 ou la face inférieure 8 du rotor 1. La première gorge 505 comprend une paroi débouchant sur une paroi de l'aimant 4 tandis que la deuxième gorge 506 ne comprend pas de 15 paroi débouchant sur l'aimant 4. Les deux branches 502, 503 du « U » tendent à retrouver leur position d'équilibre, si bien que lorsqu'elles sont écartées l'une de l'autre pour être introduites dans leur gorge 505, 506 respectives, elles tendent à exercer une force opposée à cette contrainte. 20 Afin de placer le point d'application de cette force au centre d'une paroi de l'aimant 4, la première branche 502 est pliée en « V » sensiblement à sa mi-hauteur. Ainsi, lorsque la plaque pliée 501 est entièrement engagée dans les gorges 505, 506 alors l'axe de pliage en « V » de la première branche 502 25 appuie sur une zone située sensiblement au centre de la paroi de l'aimant 4 sur laquelle débouche la première gorge 505. Ce mode de réalisation ne crée pas de contrainte visant à ouvrir le logement 3 de l'aimant 4 et la pluralité de tôles 2 subira moins de contraintes pour une même force de blocage. 30 Dans une variante, cet élément élastique 100 peut être un fil plié. Dans une autre variante, une ou plusieurs gorges peuvent être découpées dans la pluralité de tôles 2 afin d'y insérer des éléments élastiques 100 supplémentaires. De plus, par ce mode de réalisation, il est possible de connaître la 35 force de plaquage de l'aimant 4 dans son logement 3 en mesurant la force d'insertion du fil ou de la plaque pliée 501 ou mesurant la force d'insertion de l'aimant. Dans un sixième mode de réalisation illustré à la figure 8, l'élément élastique 100 est un rivet pop 601 traversant une gorge 602 contigüe au logement 3 de l'aimant 4 et découpée sur l'ensemble de la hauteur de la pluralité de tôles 2. Le rivet pop 601 est inséré au travers de la gorge 602 jusqu'à ce que la tête 603 du rivet pop 601 prenne appui à la fois sur l'aimant 4 et sur la face supérieure 7 du rotor 1.

La compression du rivet pop 601 dans la gorge 602 créé un bourrelet 604 sur la face inférieure 8 du rotor 1 ainsi qu'une déformation latérale du rivet pop 601 à l'intérieur de la gorge 602. Le bourrelet 604 prend appui à la fois sur l'aimant 4 et sur la face inférieure 7 du rotor 1.

La déformation latérale du rivet pop 601 permet à celui-ci de venir au contact de l'aimant 4 qu'il vient plaquer dans son logement 3. Dans un septième mode de réalisation illustré à la figure 9, l'élément élastique 100 est constitué par une découpe 701 dans la pluralité de tôles 2.

Cette découpe 701 est semblable à l'élément déformable 402 présenté ci-dessus dans le quatrième mode de réalisation. Néanmoins, cette découpe 701 présente un bourrelet 702 située à l'extrémité libre de la découpe 701. Le bourrelet 702 est orienté en direction du logement 3 de l'aimant 25 4 afin de générer une contrainte sur la paroi de l'aimant 4 contigu à la découpe 701. Cette contrainte plaque l'aimant 4 sur la paroi du logement 3 opposée à la paroi du logement 3 attenante à la découpe 701. De plus, par ce mode de réalisation, il est possible de connaître la 30 force de plaquage de l'aimant 4 dans son logement 3 en mesurant la force d'insertion de l'aimant. Dans un huitième mode de réalisation illustré à la figure 10, l'élément élastique 100 est une tôle 801 présentant une série de volets 802 découpés dans la pluralité de tôles 2 et disposés parallèlement les uns aux 35 autres.

Les volets 802 forment tous un angle sensiblement égal à 45° avec les plans dans lesquelles s'inscrit la pluralité de tôles 2 et sont tous orientés dans le même sens avec une extrémité libre dirigée vers le bas lui conférant ainsi un sens d'introduction dans le logement 3.

Ainsi, cette tôle 801 est insérée de bas en haut dans le logement 3 entre une paroi de l'aimant 4 et une paroi du logement 3. L'aimant 4 est retenu dans son logement 3 par l'action combinée de l'ensemble des volets 802. Dans un neuvième mode de réalisation illustré à la figure 11, l'élément élastique 100 est constitué par une lamelle ressort 901 disposée sur la face plane supérieure 7 et sur la face plane inférieure 8 du rotor 1. Chaque lamelle 901 comprend un corps 902 plan à partir duquel s'étendent trois pattes 903 : une patte centrale 903a et deux pattes latérales 903b, 903c.

Les deux pattes latérales 903b, 903c s'étendent transversalement à la direction selon laquelle s'étend la patte centrale 903a, conférant ainsi une forme générale en « T » à la lamelle 901. Chacune des pattes 903a, 903b, 903c est ondulée et présente une extrémité libre se situant en dessous du plan dans lequel s'inscrit le corps 902 20 de la lamelle 901. Le corps 902 est percé en son centre pour permettre la fixation de la lamelle 901 sur les faces inférieure 7 et supérieure 8 du rotor 1 à l'aide d'une vis de fixation 904. Chaque aimant 4 est placé dans son logement 3 respectif. Chaque 25 logement 3 présente une face ouverte sur la face supérieure 7 du rotor 1 et une face ouverte sur la face inférieure 8 du rotor 1 sur lesquelles débouche deux faces opposées d'un aimant 4. La vis de fixation 904 est vissée dans une gorge filetée 905 traversante, ménagée au travers la pluralité de tôles 2 du rotor 1.

30 Cette gorge filetée 905 et donc deux lamelles 1 sont respectivement positionnées sur la face supérieure 7 et sur la face inférieure 8 du rotor 1 au centre d'un groupe de trois aimants 4 : un aimant 4a disposé tangentiellement et deux aimants 4b, 4c disposés radialement dans le rotor 1. Lorsque les vis de fixation 904 de la lamelle 901 supérieure et de la 35 lamelle 901 inférieure sont vissées dans leur gorge filetée 905 respective alors la patte centrale 903a de chacune des lamelles 901 vient en appui sur le centre de la face respective de l'aimant 4a disposé tangentiellement. Les deux pattes latérales 903b, 903c viennent quant à elles en appui sur le bord de leur face respective des aimants 4b, 4c disposés 5 radialement. Ainsi, un aimant 4a disposé tangentiellement est bloqué en compression par deux lamelles 901 : une vissée sur la face haute 7 et une vissée sur la face basse 8 du rotor 1, tandis qu'un aimant 4b, 4c disposé radialement est bloqué en compression par quatre lamelles 901 : deux vissées 10 sur la face haute 7 et deux vissées sur la face basse 8 du rotor 1. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples particuliers de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celle-ci est techniquement réalisable. 15

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Rotor (1) pour moteur synchrone comportant une pluralité d'aimants (4) insérés dans une pluralité de logements (3) respectifs ménagés dans le rotor (1), de façon à ce que l'assemblage entre un aimant (4) et un logement (3) correspondant présente un jeu mécanique (5), le rotor (1) étant caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément élastique (100) exerçant une force de rappel de l'aimant (4) vers une position donnée dans le logement (3).
2. 2. Rotor (1) selon la revendication 1, dans lequel un élément 10 élastique (100) prend appui sur une face de l'aimant (4) et sur une face du logement (3).
3. 3. Rotor (1) selon la revendication 1, dans lequel un premier élément élastique (100) prend appui sur une première face de l'aimant (4) et sur une première face du logement (3), et un deuxième élément élastique (100) 15 prend appui sur une deuxième face de l'aimant (4) opposée à la première face de l'aimant (4) et une deuxième face du logement (3) opposée à la première face du logement (3).
4. 4. Rotor (1) selon la revendication 1, formé par une pluralité de tôles (2), dans lequel un élément élastique (100) prend appui sur un élément 20 déformable (402) ménagé dans la pluralité de tôles (2) attenant aux logements (3) des aimants (4).
5. 5. Rotor (1) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'élément élastique (100) est une lamelle (101), une goupille ressort (201, 401), une plaque ondulée (301), un rivet (601) ou une tôle (801) présentant des 25 volets (802).
6. 6. Rotor (1) selon la revendication 1, dans lequel l'élément élastique (100) est constitué par une découpe (701) du rotor (1).
7. 7. Rotor (1) selon la revendication 1, dans lequel un premier élément élastique (100) prend appui sur une première face d'au moins un 30 aimant (4), ladite face étant orientée en regard d'une première face ouverte du logement (3) et un deuxième élément élastique (100) prend appui sur une deuxième face d'au moins un aimant (4), ladite face étant orientée en regard d'une deuxième face ouverte du logement (3) opposée à la première face ouverte du logement (3).
8. 8. Rotor (1) selon la revendication 7, dans lequel l'élément élastique est une lamelle (901) dont une partie est fixée sur le rotor (1), par exemple à l'aide d'une vis (904).
9. 9. Rotor (1) selon la revendication 1, dans lequel un élément élastique (100) a une forme générale en « U », une première branche (502) du « U » prenant appui sur une face de l'aimant (4), une deuxième branche (503) du « U » prenant appui sur le rotor (1), et la base (504) du « U » prenant appui sur une face de l'aimant (4) en regard d'une face ouverte du logement (3).
10. 10. Rotor (1) selon la revendication 9, dans lequel l'élément élastique (100) est une plaque pliée (501) ou un fil plié.
11. 11. Rotor 1 selon l'une des revendications 1 à 6 ou 9 à 10 dans lequel l'élément élastique (100) exerce une force dirigée dans la même direction que la force centrifuge s'exerçant lors de la rotation du rotor (1).
12. 12. Moteur synchrone comportant un rotor (1) selon l'une des revendications 1 à 11.