FR3011142A1 - IMPROVED STATOR FOR PERMANENT MAGNET MACHINE WITH FLOW SWITCHING - Google Patents
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Abstract
Un stator d'une machine électrique à commutation de flux (12) comprenant un arrangement annulaire de modules (16) en forme de U séparés par des aimants permanents primaires (17), chaque module (16) en forme de U comprenant deux branches (18) chacune adjacente à un aimant permanent primaire (17) distinct, chaque aimant permanent primaire (17) formant avec la branche (18) adjacente de chaque module (16) adjacent une dent principale (30) s'étendant vers la circonférence interne du stator, les dents principales (30) étant séparées par des logements primaires (20) formés par l'espace interne de chaque module (16), le stator (12) comprenant des dents secondaires (22) aptes à définir des logements secondaires (23) Le stator (12) comprend des aimants permanents secondaires (24) disposés dans les logements secondaires (23).A stator of a flux-commutated electrical machine (12) comprising an annular arrangement of U-shaped modules (16) separated by primary permanent magnets (17), each U-shaped module (16) having two branches ( 18) each adjacent to a separate primary permanent magnet (17), each primary permanent magnet (17) forming with the adjacent leg (18) of each module (16) adjacent a main tooth (30) extending towards the inner circumference of the stator, the main teeth (30) being separated by primary housings (20) formed by the internal space of each module (16), the stator (12) comprising secondary teeth (22) able to define secondary housings (23). The stator (12) includes secondary permanent magnets (24) disposed in the secondary housings (23).
Description
Stator amélioré pour machine à aimants permanents à commutation de flux La présente invention concerne un moteur électrique amélioré, et plus particulièrement une machine électrique à aimants permanents à commutation de flux. Les machines électriques à aimants permanents à commutation de flux, noté par la suite machine FSPM pour « flux-switching permanent magnet » en anglais, sont connues dans le domaine des moteurs électriques et ont été utilisées pour de nombreuses applications. Comme cela est illustré sur la figure 1, une machine FSPM 1 comprend généralement un moteur synchrone comportant un simple rotor 2 sans balais, « brushless » en anglais, coopérant avec un stator 3. Le rotor 2 comprend un arrangement annulaire de dents 4 s'étendant vers l'extérieur, c'est-à-dire vers le stator 3, depuis sa surface externe et le stator 3 comprend un arrangement annulaire de dents 5 s'étendant vers l'intérieur, c'est-à-dire vers le rotor 2. Chaque dent 5 de stator comprend des aimants permanents 6 magnétiquement polarisés de sorte que la polarisation magnétique des aimants permanents 6 s'alterne le long de la circonférence du stator 3. Enfin, des enroulements 7 de stator sont prévus autour de chaque dent 5 de stator 3.The present invention relates to an improved electric motor, and more particularly to a flow-switched permanent magnet electric machine. Electrical flux switch permanent magnet machines, hereafter noted FSPM machine for "flux-switching permanent magnet" in English, are known in the field of electric motors and have been used for many applications. As illustrated in FIG. 1, a FSPM machine 1 generally comprises a synchronous motor comprising a simple brushless rotor 2, "brushless" in English, cooperating with a stator 3. The rotor 2 comprises an annular arrangement of teeth 4 extending outwards, that is to say towards the stator 3, from its outer surface and the stator 3 comprises an annular arrangement of teeth 5 extending inwards, that is to say toward the 2. Each stator tooth 5 comprises permanent magnets 6 magnetically polarized so that the magnetic polarization of the permanent magnets 6 is alternated along the circumference of the stator 3. Finally, stator windings 7 are provided around each tooth. 5 of stator 3.
Des moteurs électriques de ce genre sont particulièrement avantageux pour fournir une densité de couple importante avec une haute efficacité tout en conservant une construction simple et fiable. En particulier, la structure du rotor est relativement robuste et peu coûteuse à fabriquer. De plus, ces machines sont semblables aux machines à reluctance commutatives ce qui les rend plus appropriées pour des opérations à haute vitesse que des machines électriques à aimants permanents montés sur la surface du rotor. Cependant, les machines FSPM telles que représentées sur la figure 1 ont l'inconvénient de fournir un couple mécanique faible pour une tension donnée. En effet, le rendement des telles machines FSPM est faible en ce qui concerne le couple mécanique délivré par rapport à la tension imposée en entrée de la machine. De fait, la tension requise en entrée pour un couple spécifique requis est très élevée. Cela a pour conséquence d'augmenter la taille de la batterie utilisée pour alimenter la machine FSPM. Ces problèmes de rendement sont principalement dus aux forts couplages magnétiques selon l'axe quadratique dans les machines FSPM. Pour améliorer les performances des machines électriques, différentes solutions sont déjà connues. Le document GB 2 485 301 décrit un stator comprenant un couvercle circonférentiel de stator déplaçable par rapport au stator pour réduire les fuites de flux magnétique vers le cadre du moteur. En particulier, le mouvement de la portion magnétique du couvercle de stator vers les aimants permanents du stator résulte en une interaction de flux magnétique entre les aimants permanents et la portion magnétique du couvercle de stator qui aide à améliorer les performances du moteur. Le document EP 2 045 900 présente un stator avec des extrémités libres de dents inclinées au niveau de l'interface avec l'air afin de faciliter la formation de bobine en augmentant la taille du logement et la génération de couple. Le document US 2010/0072832 présente un stator avec une configuration alternée des bobinages de stator autour des pôles de manière à blinder les bobinages de stator, « armature windings » en anglais, les uns des autres à l'aide de l'interposition des dents de stator et de manière à réduire ainsi l'induction mutuelle d'un bobinage d'induction avec le bobinage d'induction voisin le plus proche. Le document GB 2 480 229 décrit un stator comprenant des dents supplémentaires servant de séparateurs pour prévenir une mise en défaut de la machine en blindant chaque bobine de stator des bobines de stator voisines à l'aide d'une dent séparatrice. Les séparateurs induisent pour chaque pôle un profil d'induction propre plus important que le profil d'induction mutuelle avec les autres pôles.Electric motors of this type are particularly advantageous for providing a high torque density with high efficiency while maintaining a simple and reliable construction. In particular, the rotor structure is relatively robust and inexpensive to manufacture. In addition, these machines are similar to commutative reluctance machines which makes them more suitable for high speed operations than permanent magnet electric machines mounted on the surface of the rotor. However, the FSPM machines as shown in Figure 1 have the disadvantage of providing a low mechanical torque for a given voltage. Indeed, the efficiency of such machines FSPM is low as regards the mechanical torque delivered with respect to the voltage imposed at the input of the machine. In fact, the required input voltage for a specific torque required is very high. This has the effect of increasing the size of the battery used to power the FSPM machine. These performance problems are mainly due to strong magnetic couplings along the quadratic axis in FSPM machines. To improve the performance of electrical machines, various solutions are already known. GB 2 485 301 discloses a stator comprising a circumferential stator cover displaceable with respect to the stator to reduce magnetic flux leakage to the motor frame. In particular, the movement of the magnetic portion of the stator cover to the stator permanent magnets results in a magnetic flux interaction between the permanent magnets and the magnetic portion of the stator cover which helps to improve the performance of the motor. EP 2 045 900 discloses a stator with free ends of inclined teeth at the interface with air to facilitate coil formation by increasing housing size and torque generation. US 2010/0072832 discloses a stator with an alternating configuration of the stator windings around the poles so as to shield the stator windings, "armature windings" in English, from each other by means of the interposition of the teeth thus reducing the mutual induction of an induction coil with the nearest adjacent induction coil. GB 2,480,229 discloses a stator comprising additional teeth serving as separators to prevent faulting of the machine by shielding each stator coil of neighboring stator coils with a separating tooth. The separators induce for each pole an own induction profile greater than the mutual induction profile with the other poles.
Le document CN 10 197 431 présente un stator ayant des logements secondaires ouverts et libres utilisés pour augmenter la taille des logements primaires et augmenter l'inductance des bobinages d'induction.CN 10 197 431 discloses a stator having open and free secondary housings used to increase the size of the primary housings and to increase the inductance of the induction coils.
Cependant, dans les solutions connues divulguées dans les documents ci-dessus, aucune tentative n'a été faite pour réduire la composante quadratique d'une transformée dans un système triphasé du couplage de flux magnétique de manière à augmenter le couple mécanique généré pour une valeur tension donnée par rapport à l'état de la technique. Généralement, il est plus simple d'appliquer une régulation sur un signal constant que sur des signaux sinusoïdaux. Pour cela, une transformée des systèmes triphasés telle que la transformée de Park est généralement utilisée pour projeter un système triphasé sur un espace bidimensionnel et se retrouver dans un repère tournant équivalent. Il est ainsi possible de transposer les trois courants et les trois tensions sinusoïdales du stator relatives aux trois phases d'un système triphasé dans un espace où les trois signaux sinusoïdaux de courant ou de tension s'expriment sous la forme de deux signaux constants de courant ou de tension avec une composante sur l'axe direct Xd et une composante sur l'axe en quadrature Xq. Pour cela, le repère de Park s'appuie sur un repère lié au champ tournant, soit dans le cas de la machine synchrone à un repère lié au rotor. Dans l'espace bidimensionnel de Park, c'est la composante quadratique Iq du courant de la machine électrique qui génère un couple électromagnétique qui est transformé en un couple mécanique pour le déplacement le véhicule. Par conséquent, une réduction de la composante quadratique du couplage magnétique entre le stator et le rotor permet d'augmenter la composante quadratique Iq du courant générant le couple mécanique de déplacement du véhicule. L'invention propose un stator amélioré d'une machine synchrone à aimants permanents à commutation de flux dans lequel le couplage de flux selon l'axe quadratique de la machine synchrone peut être réduit, et ainsi fournir une machine synchrone à aimants permanents à commutation de flux ayant un rendement de couple mécanique par rapport à la tension d'entrée plus important. Selon un premier aspect de l'invention, il est proposé dans un mode de réalisation un stator d'une machine synchrone à commutation de flux comprenant un arrangement annulaire de modules en forme de U séparés par des aimants permanents primaires, chaque module en forme de U comprenant deux branches chacune adjacente à un aimant permanent primaire distinct, chaque aimant permanent primaire formant avec la branche adjacente de chaque module adjacent une dent principale s'étendant vers la circonférence interne du stator, les dents principales étant séparées par des logements primaires formés par l'espace interne de chaque module, le stator comprenant des dents secondaires aptes à définir des logements secondaires.However, in the known solutions disclosed in the above documents, no attempt has been made to reduce the quadratic component of a transform in a three-phase system of magnetic flux coupling so as to increase the mechanical torque generated for a given value. voltage given in relation to the state of the art. Generally, it is easier to apply a regulation on a constant signal than on sinusoidal signals. For this, a three-phase system transform such as the Park transform is generally used to project a three-phase system on a two-dimensional space and find itself in an equivalent rotating reference. It is thus possible to transpose the three currents and the three sinusoidal voltages of the stator relating to the three phases of a three-phase system into a space where the three sinusoidal current or voltage signals are expressed in the form of two constant current signals. or voltage with a component on the direct axis Xd and a component on the quadrature axis Xq. For this, the Park mark is based on a reference linked to the rotating field, in the case of the synchronous machine to a reference linked to the rotor. In the two-dimensional space of Park, it is the quadratic component Iq of the current of the electric machine which generates an electromagnetic torque which is transformed into a mechanical torque for the displacement of the vehicle. Consequently, a reduction of the quadratic component of the magnetic coupling between the stator and the rotor makes it possible to increase the quadratic component Iq of the current generating the mechanical torque of displacement of the vehicle. The invention provides an improved stator of a flux-commutated permanent magnet synchronous machine in which the flux coupling along the quadratic axis of the synchronous machine can be reduced, and thus provide a synchronous machine with permanent switching magnets. flux having a mechanical torque yield with respect to the higher input voltage. According to a first aspect of the invention, there is provided in one embodiment a stator of a flux-commutated synchronous machine comprising an annular arrangement of U-shaped modules separated by primary permanent magnets, each module in the form of U comprising two branches each adjacent to a separate primary permanent magnet, each primary permanent magnet forming with the adjacent branch of each adjacent module a main tooth extending towards the inner circumference of the stator, the main teeth being separated by primary housings formed by the internal space of each module, the stator comprising secondary teeth capable of defining secondary housing.
Selon une caractéristique générale de l'invention, le stator comprend des aimants permanents secondaires disposés dans les logements secondaires. Le couple délivré d'une machine FSPM à dents multiples peut être calculé à partir de l'expression : 3 T --N(qiIq11 -'q I ) (1) 2 r d Avec T le couple de sortie, AT, le nombre de pôles du rotor, 1Pd la composante directe du couplage de flux magnétique, /g la composante quadratique du courant, la composante quadratique du couplage de flux magnétique, et Id la composante directe du courant.According to a general characteristic of the invention, the stator comprises secondary permanent magnets arranged in the secondary housings. The delivered torque of a multi-toothed FSPM machine can be calculated from the expression: 3 T - N (qiIq11 -'q I) (1) 2 rd With T the output torque, AT, the number of rotor poles, 1Pd the direct component of the magnetic flux coupling, / g the quadratic component of the current, the quadratic component of the magnetic flux coupling, and Id the direct component of the current.
En négligeant la chute de résistance des bobinages, l'équation de phase de la machine peut être donnée par : v w 2 \-10 5 r ph _ L"'''d ' (2) Avec Vph la phase de la tension, et co la vitesse de rotation électrique.By neglecting the resistance drop of the windings, the phase equation of the machine can be given by: vw 2 \ -10 5 r ph _ L "'' 'd' (2) With Vph the phase of the voltage, and co electric rotation speed.
Les aimants permanents secondaires montés dans les logements secondaires permettent de réduire la composante quadratique du couplage de flux de la machine électrique sans affecter la composante directe du couplage de flux, augmentant ainsi le rendement de la machine, c'est-à-dire le couple mécanique délivré par la machine par rapport à la tension d'entrée de la machine. De plus, en remplissant les logements secondaires, avec des aimants permanents dans le cas présent, la surface interne du stator, soit le périmètre circulaire interne du stator, présentant une résistance à l'air est réduite et rendue plus régulière. Cela réduit le bruit aérodynamique généré par la machine FSPM à dents multiples. De préférence, chaque module comprend deux dents secondaires, chacune des dents secondaires étant apte à définir avec une dent principale un logement secondaire. Un logement secondaire s'étendant à partir d'une dent principale vers la dent principale opposée formée par le même module en forme de U, la taille du logement primaire peut être augmentée et ainsi l'enroulement des bobinages peut être facilité.The secondary permanent magnets mounted in the secondary housings make it possible to reduce the quadratic component of the flow coupling of the electric machine without affecting the direct component of the flux coupling, thus increasing the efficiency of the machine, that is to say the torque mechanically delivered by the machine with respect to the input voltage of the machine. In addition, by filling the secondary housings, with permanent magnets in this case, the inner surface of the stator, the inner circular perimeter of the stator, having an air resistance is reduced and made more even. This reduces the aerodynamic noise generated by the multi-tooth FSPM machine. Preferably, each module comprises two secondary teeth, each of the secondary teeth being able to define with a main tooth a secondary housing. A secondary housing extending from a main tooth to the opposite main tooth formed by the same U-shaped module, the size of the primary housing can be increased and thus the winding of the coils can be facilitated.
De préférence, les aimants permanents secondaires disposés dans les logements secondaires ont une polarisation magnétique radiale. La polarisation radiale du champ magnétique des aimants permanents secondaires permet de réduire la composante quadratique du couplage de flux magnétique. De préférence, les deux aimants permanents secondaires disposés de part et d'autre d'un aimant permanent primaire possèdent des sens de polarisation magnétique opposés. Par exemple, si un aimant permanent primaire est polarisé magnétiquement selon une direction circulaire horaire, c'est-à-dire une polarisation circulaire droite, l'aimant permanent secondaire à sa gauche, c'est-à-dire en amont, appartenant au même pôle de stator, c'est-à-dire à la même dent principale, est polarisé radialement vers l'intérieur et l'aimant permanent secondaire à sa droite, soit en aval, appartenant au même pôle de stator, c'est-à-dire à la même dent principale, est polarisé radialement vers l'extérieur. La polarisation magnétique des aimants permanents secondaires sera inversée dans le cas d'un aimant permanent primaire polarisé circulairement dans un sens antihoraire, c'est-à-dire une polarisation circulaire gauche.Preferably, the secondary permanent magnets arranged in the secondary housings have a radial magnetic polarization. The radial polarization of the magnetic field of the secondary permanent magnets makes it possible to reduce the quadratic component of the magnetic flux coupling. Preferably, the two secondary permanent magnets disposed on either side of a primary permanent magnet have opposite magnetic polarization directions. For example, if a primary permanent magnet is magnetically polarized in a clockwise circular direction, that is to say a right circular polarization, the secondary permanent magnet to its left, that is to say upstream, belonging to the the same stator pole, that is to say, the same main tooth, is polarized radially inwards and the permanent magnet secondary to its right, or downstream, belonging to the same stator pole, that is, ie to the same main tooth, is polarized radially outwards. The magnetic polarization of the secondary permanent magnets will be reversed in the case of a primary permanent magnet circularly polarized in a counterclockwise direction, that is to say a left circular polarization.
De préférence, les aimants permanents secondaires comblent tout l'espace des logements secondaires de sorte que la portion du périmètre circonférentiel interne du stator exposée à l'air soit minimisée.Preferably, the secondary permanent magnets fill the entire space of the secondary housings so that the portion of the inner circumferential perimeter of the stator exposed to the air is minimized.
Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé une machine électrique à aimants permanents à commutation de flux à dents multiples comprenant un stator tel que défini ci-dessus. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation, nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1, déjà décrite, représente schématiquement une machine électrique à aimants permanents à commutation de flux selon l'état de la technique ; - la figure 2 illustre, de manière schématique, une machine électrique à aimants permanents à commutation de flux selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 présente schématiquement une vue d'un module en forme de U de la machine illustrée sur la figure 2. Sur la figure 2 est représentée schématiquement une machine synchrone à aimants permanents à commutation de flux, notée machine FSPM par la suite, selon un mode de réalisation de l'invention. La machine FSPM 10 comprend un rotor 11 et un stator 12. Le rotor 11 forme un élément entraîné destiné à tourner autour d'un axe et à transmettre un couple mécanique aux roues à l'aide d'un arbre de transmission. Le stator 12 forme un élément d'entraînement, ou élément moteur, destiné à être maintenu fixe et à générer un champ électromagnétique apte à faire tourner le rotor 11. Le rotor 11 comprend une portion annulaire centrale 13 et un arrangement annulaire de dents périphériques 14 disposées sur la surface circulaire externe 15 de la portion annulaire centrale 13. Les dents périphériques 14 s'étendent en saillie vers l'extérieur selon une direction radiale depuis le périmètre circulaire externe 15 de la portion annulaire centrale 13 vers le stator 12.According to another aspect of the invention, there is provided a multi-toothed flux switching permanent magnet electric machine comprising a stator as defined above. Other advantages and characteristics of the invention will appear on examining the detailed description of an embodiment, in no way limiting, and the appended drawings, in which: FIG. 1, already described, schematically represents an electric machine flux-switched permanent magnet according to the state of the art; FIG. 2 schematically illustrates a flow-switched permanent magnet electric machine according to one embodiment of the invention; FIG. 3 schematically shows a view of a U-shaped module of the machine illustrated in FIG. 2. FIG. 2 schematically shows a synchronous machine with permanent flux-switched magnets, referred to as a FSPM machine, according to one embodiment of the invention. The FSPM machine 10 comprises a rotor 11 and a stator 12. The rotor 11 forms a driven element intended to rotate about an axis and to transmit a mechanical torque to the wheels by means of a transmission shaft. The stator 12 forms a driving element, or motor element, intended to be fixed and to generate an electromagnetic field capable of rotating the rotor 11. The rotor 11 comprises a central annular portion 13 and an annular arrangement of peripheral teeth 14 arranged on the outer circular surface 15 of the central annular portion 13. The peripheral teeth 14 extend outwardly in a radial direction from the outer circular perimeter 15 of the central annular portion 13 to the stator 12.
Le stator 12 comprend un arrangement annulaire de modules 16 stratifiés en forme de U et d'aimants permanents primaires 17, deux modules 16 adjacents étant séparés l'un de l'autre par un aimant permanent primaire 17. Les modules 16 en forme de U comprennent deux branches 18 s'étendant dans une direction radiale vers le périmètre circulaire interne 12i du stator 12, c'est-à-dire vers le rotor 11. La figure 3 présente une vue d'un module 16 stratifié en forme de U de la figure 2. Les deux branches 18 du module 16 sont séparées l'une de l'autre par une portion intermédiaire 19 s'étendant entre les deux branches 18 selon une direction curviligne. Chaque branche 18 comprend une extrémité libre 18a et une extrémité de base 18b solidaire de la portion intermédiaire 19. Les deux branches 18 et la portion intermédiaire 19 définissent un logement primaire 20 destiné à recevoir des enroulements compacts 21 bobinés autour d'un pôle 30, ou dent, du stator 12, un pôle 30 de stator comprenant un aimant permanent primaire 17 et la branche 18 adjacente de chacun des deux modules 16 adjacents comme cela est illustré sur la figure 2.The stator 12 comprises an annular arrangement of U-shaped laminated modules 16 and primary permanent magnets 17, two adjacent modules 16 being separated from each other by a primary permanent magnet 17. The U-shaped modules 16 comprise two branches 18 extending in a radial direction towards the internal circular perimeter 12i of the stator 12, ie towards the rotor 11. FIG. 3 shows a view of a U-shaped laminated module 16 of Figure 2. The two branches 18 of the module 16 are separated from each other by an intermediate portion 19 extending between the two branches 18 in a curvilinear direction. Each branch 18 comprises a free end 18a and a base end 18b integral with the intermediate portion 19. The two branches 18 and the intermediate portion 19 define a primary housing 20 for receiving compact windings 21 wound around a pole 30, or tooth, of the stator 12, a stator pole 30 comprising a primary permanent magnet 17 and the adjacent branch 18 of each of the two adjacent modules 16 as shown in FIG. 2.
L'extrémité libre 18a de chaque branche 18 comprend une branche additionnelle 22, ou dent secondaire, formant un logement secondaire 23. Chaque branche additionnelle 22 comprend une première portion 22a et une seconde portion 22b. La première portion 22a s'étend en saillie de la branche 18 en direction de la branche opposée 18 du même module 16 en forme de U. La première portion 22a est relativement perpendiculaire à la branche 18 à partir de laquelle elle s'étend. La seconde portion 22b s'étend en saillie de la première portion 22a dans une direction relativement parallèle à la branche 18 à partir de laquelle la première portion 22a s'étend, c'est-à-dire dans une direction relativement perpendiculaire à la première portion 22a, et vers le périmètre circulaire interne 12i du stator 12, c'est-à-dire dans une direction opposée à la portion intermédiaire 19 du module 16. L'espace ainsi formé entre l'extrémité libre 18a, la première portion 22a et la seconde portion 22b de la branche additionnelle 22 correspond au logement secondaire 23. Comme illustré sur la figure 2, le stator 12 comprend un aimant permanent secondaire 24 disposé dans chaque logement secondaire 23.The free end 18a of each branch 18 comprises an additional branch 22, or secondary tooth, forming a secondary housing 23. Each additional branch 22 comprises a first portion 22a and a second portion 22b. The first portion 22a protrudes from the branch 18 towards the opposite branch 18 of the same U-shaped module 16. The first portion 22a is relatively perpendicular to the branch 18 from which it extends. The second portion 22b protrudes from the first portion 22a in a direction relatively parallel to the leg 18 from which the first portion 22a extends, i.e., in a direction relatively perpendicular to the first portion 22a. portion 22a, and to the inner circular perimeter 12i of the stator 12, that is to say in a direction opposite to the intermediate portion 19 of the module 16. The space thus formed between the free end 18a, the first portion 22a and the second portion 22b of the additional branch 22 corresponds to the secondary housing 23. As illustrated in Figure 2, the stator 12 comprises a secondary permanent magnet 24 disposed in each secondary housing 23.
Chaque aimant permanent secondaire 24 remplit entièrement l'espace du logement secondaire 23 correspondant, réduisant ainsi la portion du périmètre circulaire interne 12i du stator 12 exposé et apte à résister à l'air. Les aimants permanents secondaires 24 permettent d'augmenter le couple mécanique délivré par la machine FSPM 10 pour une tension donnée par rapport à l'état de la technique en réduisant la composante quadratique du couplage de flux magnétique entre le stator 12 et le rotor 11. Comme cela est illustré par les flèches indiquées à l'intérieur de chaque aimant permanent primaire 17, les aimants permanents primaires 17 sont magnétiquement polarisés selon une direction circulaire en alternant les sens de polarisation entre deux aimants permanents primaires 17 successifs. Un aimant permanent primaire 17 ayant une polarisation circulaire droite sera donc entouré de part et d'autre par deux aimants permanents primaires 17 ayant une polarisation circulaire gauche. Pour réduire la composante quadratique du couplage magnétique de flux, les aimants permanents secondaires 24 sont magnétiquement polarisés selon une direction radiale comme cela est indiqué illustré sur la figure 2 par les flèches à l'intérieur des aimants permanents secondaires 24. Dans le mode de réalisation illustré, deux aimants permanents secondaires 24 disposés de part et d'autre d'un aimant permanent primaire 17 ont des sens de polarisation magnétique opposés.Each secondary permanent magnet 24 completely fills the space of the corresponding secondary housing 23, thereby reducing the portion of the internal circular perimeter 12i of the stator 12 exposed and able to withstand the air. The secondary permanent magnets 24 make it possible to increase the mechanical torque delivered by the FSPM machine 10 for a given voltage compared to the state of the art by reducing the quadratic component of the coupling of magnetic flux between the stator 12 and the rotor 11. As illustrated by the arrows indicated inside each primary permanent magnet 17, the primary permanent magnets 17 are magnetically polarized in a circular direction by alternating the directions of polarization between two successive primary permanent magnets 17. A primary permanent magnet 17 having a right circular polarization will therefore be surrounded on either side by two primary permanent magnets 17 having a left circular polarization. To reduce the quadratic component of the magnetic flux coupling, the secondary permanent magnets 24 are magnetically polarized in a radial direction as indicated in FIG. 2 by the arrows inside the secondary permanent magnets 24. In the embodiment illustrated, two secondary permanent magnets 24 disposed on either side of a primary permanent magnet 17 have opposite directions of magnetic polarization.
Par conséquent, en considérant un pôle de stator 30 donné, si un aimant permanent primaire 17 est polarisé magnétiquement selon une direction circulaire horaire droite l'aimant permanent secondaire 18 disposé avant, dans le sens horaire, appartenant à la même dent principale 30 est polarisé radialement vers l'intérieur, c'est-à-dire vers le rotor 11, et l'aimant permanent secondaire 18 après appartenant au même pôle de stator 30 est polarisé radialement vers l'extérieur, c'est-à-dire à l'opposé du rotor 11. La polarisation magnétique des aimants permanents secondaires 18 sera inversée dans le cas d'un aimant permanent primaire 17 ayant une polarisation circulaire gauche. L'invention fournit un stator amélioré d'une machine synchrone à aimants permanents à commutation de flux dans lequel le couplage de flux selon l'axe quadratique de la machine synchrone peut être réduit, et fournit également une machine synchrone à aimants permanents à commutation de flux ayant un rendement de couple mécanique par rapport à la tension d'entrée plus important.Therefore, considering a given stator pole 30, if a primary permanent magnet 17 is magnetically biased in a clockwise circular direction, the secondary permanent magnet 18 disposed forward, in a clockwise direction, belonging to the same main tooth 30 is polarized. radially inwards, that is to say towards the rotor 11, and the secondary permanent magnet 18 after belonging to the same stator pole 30 is polarized radially outwards, that is to say to the Opposite the rotor 11. The magnetic polarization of the secondary permanent magnets 18 will be reversed in the case of a primary permanent magnet 17 having a left circular polarization. The invention provides an improved stator of a flux-commutated permanent magnet synchronous machine in which the flux coupling along the quadratic axis of the synchronous machine can be reduced, and also provides a synchronous machine with permanent switching magnets. flux having a mechanical torque yield with respect to the higher input voltage.
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2013
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