FR3029028A1 - Machine electrique a stator presentant des cavites pour application dans un vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une machine électrique, et par exemple un moteur électrique à reluctance variable, (10) pour application dans un véhicule automobile, notamment pour compresseur électrique de suralimentation pour véhicule automobile, comprenant un rotor (12) et un stator (14) munis de dents (16; 18), le stator (12) présentant au moins une cavité (34; 36) distincte de l'espace entre les dents (18) du stator (14). L'invention se rapporte également à un compresseur électrique de suralimentation pour véhicule automobile, comportant une roue de compression et une telle machine électrique (10), pour entraîner la roue de compression en rotation.

Description

MACHINE ÉLECTRIQUE À STATOR PRÉSENTANT DES CAVITÉS POUR APPLICATION DANS UN VÉHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne une machine électrique, et par exemple un moteur électrique à reluctance variable, pour application dans un véhicule automobile, notamment pour un compresseur électrique de suralimentation. L'invention se rapporte également à un compresseur électrique de suralimentation pour véhicule automobile, comportant un tel moteur électrique à reluctance variable. Il est connu de mettre en oeuvre un compresseur électrique de suralimentation (en anglais « electric supercharger ») dans un circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile.
Un tel compresseur électrique de suralimentation est classiquement mis en oeuvre dans la ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion thermique d'un véhicule automobile, en amont ou en aval d'un turbocompresseur. En variante, ou au surplus comme décrit dans la demande FR-A-2 991 725 au nom de la Demanderesse, un tel compresseur peut être mis en oeuvre sur une ligne de recirculation des gaz d'échappement du moteur à combustion interne. Le compresseur de suralimentation électrique comporte de manière classique une roue destinée à comprimer l'air entrant dans le compresseur et une machine électrique, par exemple un moteur électrique à reluctance variable, pour entraîner la roue en rotation. À la différence des turbocompresseurs, entrainés par les gaz d'échappement, le compresseur électrique de suralimentation, fonctionnant avec une telle machine électrique, a un temps de réponse très court. Ceci permet de renforcer le couple du moteur à combustion interne à bas régime, de compenser le temps de réponse du turbocompresseur et améliore les 3029028 2 accélérations du véhicule automobile sur lequel est monté le moteur à combustion interne muni du compresseur électrique de suralimentation. Cependant, la machine électrique mise en oeuvre dans un tel compresseur électrique de suralimentation est soumise à des vibrations de 5 grandes amplitudes du fait des variations de flux et de forces électromagnétiques, qui nuisent au confort du conducteur du véhicule automobile. En outre, notamment du fait du régime auquel est utilisée une telle machine électrique et par exemple un moteur à reluctance variable, un tel 10 compresseur est bruyant. Le but de la présente invention est de proposer une machine électrique, et par exemple un moteur électrique à reluctance variable perfectionné pour application automobile, notamment pour compresseur électrique de suralimentation, ne présentant pas au moins certains des 15 inconvénients susmentionnés. À cette fin, l'invention propose une machine électrique, notamment un moteur électrique à reluctance variable pour application dans un véhicule automobile, notamment pour compresseur électrique de suralimentation pour véhicule automobile, comprenant un rotor et un stator munis de dents, le 20 stator présentant au moins une cavité distincte de l'espace entre les dents du stator. Ainsi, selon l'invention, on forme au moins une cavité dans le stator de la machine, distincte de l'espace entre les dents statoriques. Cette ou ces cavités permettent d'obtenir un effet de corde dans le stator, qui permet 25 d'amortir les ondes acoustiques créées dans le moteur. En outre, ces cavités permettent de modifier la rigidité du stator et, par suite, de modifier les fréquences des bruits émis par le moteur, notamment vers des fréquences plus basses qui sont généralement perçues comme moins désagréables par les utilisateurs.
30 Selon différents modes de réalisation, qui pourront être pris ensemble ou séparément : 3029028 3 - le stator présente au moins une cavité débouchant, de préférence uniquement, au niveau d'une ou des deux extrémités du stator ; - le stator comprend au moins une cavité débouchant sur la surface radialement externe du stator, de préférence sous forme d'une 5 rainure formée dans la surface radialement externe du stator ; - le stator comprend au moins une cavité sur un profil d'une dent du stator, de préférence sous forme d'une rainure formée dans la surface de profil de la dent du stator ; - le stator est reçu dans un boîtier de la machine en laissant des 10 espaces libres entre le stator et le boîtier, les espaces libres s'étendant essentiellement selon une direction longitudinale du stator, le stator et le boîtier de la machine définissant de préférence des zones de contact linéiques ; - le stator présente, en section transversale, une enveloppe de 15 forme générale polygonale présentant le cas échéant une ou plusieurs découpes formées par au moins une cavité débouchant sur la surface radialement externe du stator et, de préférence, des angles arrondis destinés à être en contact avec le boîtier de la machine , le cas échéant ; 20 - le boîtier de la machine forme un logement de réception du stator de forme générale circulaire, en section transversale ; - des cavités s'étendant essentiellement selon la direction longitudinale du rotor sont formées dans les dents du rotor ; et - les dents du stator et/ou les dents du rotor présentent, en section 25 transversale, des chanfreins formant de préférence un angle supérieur à 1°, de préférence encore supérieure à 3°, et inférieur à 10°, de préférence encore inférieur à 7°. Selon un autre aspect, l'invention se rapporte à un compresseur électrique de suralimentation pour véhicule automobile, comportant une roue 30 de compression et une machine électrique, notamment un moteur électrique à 3029028 4 reluctance variable tel que décrit ci-avant, dans toutes ses combinaisons, pour entraîner la roue de compression en rotation. Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, sur lesquelles : 5 - la figure 1 représente schématiquement une coupe transversale d'une machine électrique d'un compresseur de suralimentation pour véhicule automobile ; et - la figure 2 représente schématiquement une coupe transversale d'un ensemble stator/boîtier de moteur d'une machine électrique 10 d'un compresseur de suralimentation pour véhicule automobile. Dans la suite de la description, les éléments identiques ou de fonction identique portent le même signe de référence sur les différents modes de réalisation décrits. À fin de concision de la présente description, ces éléments identiques ou de fonction identique ne sont pas décrits 15 Comme illustré à la figure 1, une machine électrique, et par exemple un moteur électrique à reluctance variable 10 comprend essentiellement un rotor 12 et un stator 14. Le rotor 12 est ici monté radialement à l'intérieure du stator 14. Le rotor 12 et le stator 14 sont en matériau métallique ferromagnétique. Notamment, le stator ne comprend pas ici de bobinage 20 orienté selon la direction longitudinale de la machine électrique 10. Le rotor 12 présente des dents 16 (ci-après dents rotoriques 16) radiales, orientées radialement vers l'extérieur, ici au nombre de quatre. Les dents rotoriques 16 sont équiréparties angulairement. Le stator 14 présente quant à lui des dents 18 (ci-après dents statoriques 18) également radiales, orientées dans le sens 25 opposé aux dents 16 du rotor 12. Classiquement les dents statoriques 18 sont plus nombreuses que les dents rotoriques 16. En l'espèce, le stator 14 présente six dents statoriques 18. Les dents statoriques 18 sont équiréparties angulairement. Chacune des dents statoriques 18 est entourée par un bobinage 20 ou bobinage de phase. Lorsque deux bobinages 20 opposés (ou 30 symétriques) sont alimentés électriquement, ils forment des électroaimants et provoquent la rotation du rotor 12 pour aligner les dents rotoriques 16 avec les 3029028 5 dents statoriques 18 entourées par les bobinages 20 alimentés électriquement. En commandant successivement l'alimentation des couples de bobinages 20 opposés, on entraine en rotation le rotor 12, le couple étant produit par la tendance du rotor à se positionner de façon que la réluctance 5 entre une dent statorique et une dent rotorique soit minimum, c'est-à-dire que l'entrefer entre ces dents rotoriques et statoriques soit minimal. Ici, cependant, le rotor 12 et le stator 14 présentent des cavités 32, 34, 35, 36, respectivement, distinctes de l'espace entre les dents rotoriques 16 et entre les dents statoriques 18. Ces cavités 32, 34, 36 permettent 10 notamment de réduire la rigidité du rotor 12 et/ou du stator 14, ce qui permet de limiter le bruit émis par la machine électrique, et par exemple le moteur à reluctance variable et/ou d'abaisser les fréquences d'émission de ces bruits. Par facilité de fabrication et pour limiter l'influence des cavités 32, 34 sur le couple exercé sur le rotor 12, celles-ci sont réalisées dans les dents 15 rotoriques 16 et statoriques 18, respectivement, et ne débouchent qu'au niveau des deux faces d'extrémité du rotor 12 et du stator 14. Le stator 14 présente également sur sa surface radialement externe des cavités 36 qui s'étendent sensiblement selon la direction longitudinale de la machine électrique 10 et qui débouchent au niveau des deux faces 20 d'extrémité du stator 14 et sur sa surface radialement externe. Ces cavités 36 présentent ainsi une forme de rainure. Ces cavités 36 permettent également d'amortir les ondes acoustiques créées par le moteur, abaissant à la fois la fréquence de ces ondes et leur amplitude. Les dents statoriques 18 présentent également, sur leurs surfaces de 25 profils joignant la base des dents statoriques 18 à leur sommet, des cavités 35 qui prennent également la forme de rainure ici. Ces cavités 35 permettent également de réduire la rigidité des dents statoriques 18. Les dents statoriques 18 présentent également ici, en section transversale, un chanfrein 38. En d'autres termes, le profil des dents 30 statoriques 18 présentent ici une première partie avec deux côtés parallèles, reliée au sommet des dents statoriques 18 par des surfaces inclinées par 3029028 6 rapport aux deux côtés parallèles de la première partie du profil. L'angle d'inclinaison de ces surfaces (ou angle de chanfrein) peut notamment être supérieur à 1°, de préférence encore supérieur à 3°, et inférieur à 10°, de préférence encore inférieur à 7°. Ces chanfreins 38 permettent de limiter 5 l'amplitude des variations de flux magnétiques quand les dents rotoriques 16 s'alignent avec les dents statoriques 18. En effet, du fait de la présence des chanfreins 38, cette variation du flux magnétique est réalisée de manière moins brusque, ce qui permet de limiter le bruit émis par la machine électrique, et par exemple le moteur à reluctance variable 10 en limitant 10 l'amplitude des ondes acoustiques créées. En variante, de tels chanfreins peuvent être prévus uniquement sur le rotor 12 ou à la fois sur le rotor 12 et sur le stator 14. Une machine électrique, et par exemple un moteur à reluctance variable, 10 telle qu'elle vient d'être décrite peut être mise en oeuvre dans de 15 nombreuses applications dans un véhicule automobile. Notamment, elle peut être mise en oeuvre pour un système de moteur de traction. Selon une application particulièrement intéressante cependant, la machine électrique, et par exemple le moteur électrique à reluctance variable tel qu'il vient d'être décrit peut être mis en oeuvre dans un compresseur 20 électrique de suralimentation pour véhicule automobile, comportant une roue de compression entraînée en rotation par la rotation du rotor de la machine. Selon une variante partiellement représentée à la figure 2 d'une machine électrique pouvant être mise en oeuvre, par exemple, dans un compresseur électrique de suralimentation pour véhicule automobile, le stator 25 14 est reçu dans un boîtier 40 de la machine en laissant des espaces libres 42 entre le stator 14 et le boîtier 40. Ici, ceci est réalisé tout d'abord à l'aide d'un stator 14 présentant une enveloppe externe de forme générale polygonale, en section transversale, présentant plusieurs découpes formées par les cavités 36 débouchant sur la 30 surface radialement externe du stator 14 et des angles arrondis destinés à être en contact avec le boîtier 40 de la machine. Le boîtier 40 de la machine 3029028 7 définit par ailleurs un logement de réception du stator de section transversale sensiblement circulaire. Ainsi, le rotor 14 inséré dans le boîtier 40, des espaces 42 sont maintenus libres entre le stator 14 et le boîtier 40 qui s'étendent essentiellement selon toute la longueur du stator 14.
5 Le stator 14 et le boîtier 40 de la machine définissent alors des zones de contact de dimensions réduites, notamment des zones de contact linéiques, s'étendant essentiellement selon la direction longitudinale de la machine. Ces zones de contact limitées, notamment linéiques, permettent de limiter la propagation du bruit créé dans le moteur à l'extérieur de celui-ci, via 10 le boîtier 40. L'invention ne se limite pas aux seuls exemples de réalisation décrits ci-avant en regard des figures, à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et de nombreuses variantes sont accessibles à l'homme de l'art.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Machine électrique (10) pour application dans un véhicule automobile, notamment pour compresseur électrique de suralimentation pour véhicule automobile, comprenant un rotor (12) et un stator (14) munis de dents (16 ; 18), le stator (12) présentant au moins une cavité (34 ; 36) distincte de l'espace entre les dents (18) du stator (14).
  2. 2. Machine électrique (10) selon la revendication 1, dans lequel le stator (14) présente au moins une cavité (34) débouchant, de préférence uniquement, au niveau d'une ou des deux extrémités du stator (14).
  3. 3. Machine électrique (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le stator (14) comprend au moins une cavité (36) débouchant sur la surface radialement externe du stator (14), de préférence sous forme d'une rainure formée dans la surface radialement externe du stator (14).
  4. 4. Machine électrique (10) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le stator (14) comprend au moins une cavité (35) sur un profil d'une dent (18) du stator (14), de préférence sous forme d'une rainure formée dans la surface de profil de la dent (18) du stator (14).
  5. 5. Machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le stator (14) est reçu dans un boîtier (40) de la machine en laissant des espaces libres (42) entre le stator (14) et le boîtier (40), les espaces libres (42) s'étendant de préférence essentiellement selon une direction longitudinale du stator (14), le stator (14) et le boîtier (40) de la machine définissant de préférence encore des zones de contact linéiques.
  6. 6. Machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le stator (14) présente, en section transversale, une 3029028 9 enveloppe de forme générale polygonale présentant le cas échéant une ou plusieurs découpes formées par au moins une cavité débouchant sur la surface radialement externe du stator et, de préférence, des angles arrondis destinés à être en contact avec le boîtier (10) de la machine, le cas échéant. 5
  7. 7. Machine électrique (10) selon les revendications 5 et 6, dans lequel le boîtier (10) de la machine forme un logement de réception du stator (14) de forme générale circulaire, en section transversale. 10
  8. 8. Machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel des cavités (32) s'étendant essentiellement selon la direction longitudinale du rotor (12) sont formées dans les dents (16) du rotor (12). 15
  9. 9. Machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les dents (18) du stator (14) et/ou les dents (16) du rotor (12) présentent, en section transversale, des chanfreins formant de préférence un angle supérieur à 1 °, de préférence encore supérieure à 3°, et inférieur à 10°, de préférence encore inférieur à 7°. 20
  10. 10. Compresseur électrique de suralimentation pour véhicule automobile, comportant une roue de compression et une machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, pour entraîner la roue de compression en rotation. 25
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