FR3033095A1 - DEVICE FOR FIXING MAGNETS IN A ROTOR OF A DISCOIDED ELECTRIC MACHINE. - Google Patents

DEVICE FOR FIXING MAGNETS IN A ROTOR OF A DISCOIDED ELECTRIC MACHINE. Download PDF

Info

Publication number
FR3033095A1
FR3033095A1 FR1551429A FR1551429A FR3033095A1 FR 3033095 A1 FR3033095 A1 FR 3033095A1 FR 1551429 A FR1551429 A FR 1551429A FR 1551429 A FR1551429 A FR 1551429A FR 3033095 A1 FR3033095 A1 FR 3033095A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
hub
rotor
fiber
magnetic elements
outer peripheral
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1551429A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR3033095B1 (en
Inventor
Thomas Kalos
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Priority to FR1551429A priority Critical patent/FR3033095B1/en
Publication of FR3033095A1 publication Critical patent/FR3033095A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR3033095B1 publication Critical patent/FR3033095B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2793Rotors axially facing stators
    • H02K1/2795Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/04Details of the magnetic circuit characterised by the material used for insulating the magnetic circuit or parts thereof
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

L'invention concerne un rotor (10) de machine électrique discoïde à aimants permanents comprenant une pluralité d'éléments magnétiques (12) régulièrement repartis autour d'un moyeu central (11), chaque élément magnétique comportant au moins un aimant permanent (13) et ayant sensiblement la forme d'un prisme droit délimité par un segment périphérique extérieur Selon l'invention, le rotor comprend des moyens de fixation des éléments magnétiques constitués d'au moins une fibre (14) enroulée sous tension qui est en prise avec le moyeu (11) et disposée radialement au moyeu (11) pour s'enrouler autour de chaque élément magnétique (12) en prenant appui sur le segment périphérique extérieur (122) de manière à accoupler chaque élément magnétique (12) et le moyeu (11) l'un à l'autre pendant la rotation du moyeu.The invention relates to a rotor (10) for discoidal permanent magnet electric machine comprising a plurality of magnetic elements (12) regularly distributed around a central hub (11), each magnetic element comprising at least one permanent magnet (13). and having substantially the shape of a right prism delimited by an outer peripheral segment According to the invention, the rotor comprises means for fixing the magnetic elements consisting of at least one fiber (14) wound under tension which is engaged with the hub (11) and arranged radially to the hub (11) to wind around each magnetic element (12) bearing on the outer peripheral segment (122) so as to couple each magnetic element (12) and the hub (11). ) to each other during rotation of the hub.

Description

1 Dispositif de fixation des aimants dans un rotor de machine électrique discoïde L'invention concerne une structure de rotor pour une machine électrique discoïde à aimants permanents.The invention relates to a rotor structure for a discoidal electric machine with permanent magnets.

Des machines électriques à structure discoïde sont bien connues. Ces machines peuvent être synchrones, asynchrones ou à courant continu. Elles fonctionnent en générateur ou en moteur. De façon générale, elles sont constituées d'au moins un disque rotor et un disque stator. Une telle machine comporte classiquement au moins un stator en forme de disque, ainsi qu'un rotor également en forme de disque, monté autour d'un moyeu destiné à entraîner un arbre en rotation dont l'axe de rotation coïncide avec l'axe du disque stator, le disque rotor comportant une pluralité d'éléments magnétiques, un élément magnétique comportant au moins un aimant permanent, régulièrement repartis autour de l'axe.Electrical machines with a discoid structure are well known. These machines can be synchronous, asynchronous or DC. They work as a generator or motor. In general, they consist of at least one rotor disk and a stator disk. Such a machine conventionally comprises at least one disk-shaped stator, as well as a disk-like rotor, mounted around a hub intended to drive a rotating shaft whose axis of rotation coincides with the axis of the rotor. stator disk, the rotor disk comprising a plurality of magnetic elements, a magnetic element comprising at least one permanent magnet, regularly distributed around the axis.

Les rotors des machines électriques discoïdes à aimants permanents sont particulièrement fins, typiquement de l'ordre du centimètre. Aussi, compte tenu de cet encombrement et pour des raisons de tenue mécanique, il n'est pas possible d'intégrer au rotor une structure classique en paquets de tôle pour supporter les éléments magnétiques. Par ailleurs, une structure en métal massif, en plus des coûts élevés d'une telle structure (inox austénitique, usinage, etc.) génère des pertes importantes, qui nuisent au rendement de la machine. Or, les éléments magnétiques peuvent être soumis à des efforts de fatigue importants, induits notamment par la rotation, lors du fonctionnement de la machine électrique. Aussi, il est important de bien fixer chaque élément magnétique aussi solidement que possible, afin d'assurer un bon fonctionnement et d'éviter une usure importante des éléments, dû aux efforts de fatigue et aux vibrations lors de la rotation du disque rotor. Une solution courante consiste alors à utiliser une structure en matériau composite pour supporter les éléments magnétiques du rotor, les avantages découlant de l'utilisation d'une telle structure de support en matériau composite étant nombreux, puisqu'il s'agit d'un matériau à la fois amagnétique, non conducteur et léger. Par exemple, un système connu consiste à fixer chaque élément 3033095 2 magnétique sur le rotor, par collage, en utilisant des résines époxy. Cependant, un inconvénient majeur concerne la tenue mécanique des éléments magnétiques sous efforts de centrifugation sévères. En effet, un tel système de fixation présente un risque de décollage important, notamment dû 5 au fait que le type de collage bi-matière mis en oeuvre entre les aimants et le matériau composite est peu fiable sous des sollicitations de traction. Dans ces conditions, une fois les éléments magnétiques séparés du matériau composite, en fonctionnement, les contraintes passent dans la structure composite de fixation et conduisent rapidement à la ruine du rotor.The rotors of discoidal electric machines with permanent magnets are particularly thin, typically of the order of one centimeter. Also, given this size and for reasons of mechanical strength, it is not possible to integrate the rotor a conventional structure in sheet packets to support the magnetic elements. Moreover, a solid metal structure, in addition to the high costs of such a structure (austenitic stainless steel, machining, etc.) generates significant losses, which affect the performance of the machine. However, the magnetic elements can be subjected to significant fatigue forces, induced in particular by rotation, during operation of the electric machine. Also, it is important to secure each magnetic element as securely as possible, to ensure proper operation and to avoid significant wear of the elements, due to fatigue forces and vibrations during rotation of the rotor disc. A common solution then consists in using a composite material structure to support the magnetic elements of the rotor, the advantages resulting from the use of such a composite material support structure being numerous, since it is a material at once amagnetic, non-conductive and light. For example, a known system is to attach each magnetic element to the rotor by gluing using epoxy resins. However, a major disadvantage relates to the mechanical strength of the magnetic elements under severe centrifugal forces. Indeed, such a fastening system has a significant risk of take-off, in particular due to the fact that the type of bi-material bonding between the magnets and the composite material is unreliable under tensile stresses. Under these conditions, once the magnetic elements separated from the composite material, in operation, the stresses pass through the composite fixing structure and quickly lead to the ruin of the rotor.

10 On connaît du document de brevet US7579744, une structure de rotor dans laquelle les aimants sont assemblés serrés un par un sur une chape respective, les chapes étant ensuite assemblées à un moyeu. Cette solution est toutefois relativement complexe en raison du nombre de pièces et des différentes étapes d'assemblage qu'elle implique. Elle est en outre susceptible 15 de générer des vibrations du fait des pôles d'aimants indépendants qui sont fixés localement. Enfin, les zones de fixation sont des surfaces perdues pour les aimants ce qui nuit à la performance de la machine. On connaît aussi du document US2013043756 le principe de disposer une frette serrée à la périphérie du rotor, qui contient un matériau à base de 20 fibres continues et qui permet d'appliquer une précontrainte aux aimants dans la direction radiale afin de les soustraire à l'action de la force centrifuge. Cependant, cette solution nécessite une épaisseur de rotor suffisante pour limiter les déformations liées à ladite précontrainte appliquée par la frette, car sinon ces déformations génèrent un défaut d'entrefer et sont particulièrement 25 préjudiciables en termes de vibrations. Cette structure est en outre insuffisante à procurer une tenue mécanique optimale des aimants et, particulier, ne permet pas d'exclure tout risque de déplacement radial des aimants en rotation sous l'action des forces centrifuges, en particulier à de très grandes vitesses.Patent specification US7579744 discloses a rotor structure in which the magnets are assembled clamped one by one on a respective yoke, the yokes being then assembled to a hub. This solution is, however, relatively complex because of the number of parts and the different assembly steps involved. It is furthermore capable of generating vibrations due to the independent magnet poles which are locally fixed. Finally, the attachment areas are lost surfaces for the magnets which affects the performance of the machine. Document US2013043756 also discloses the principle of arranging a tight band on the periphery of the rotor, which contains a material based on continuous fibers and which makes it possible to apply a preload to the magnets in the radial direction in order to subtract them from the rotor. action of the centrifugal force. However, this solution requires a sufficient rotor thickness to limit the deformations related to said preload applied by the hoop, because otherwise these deformations generate a gap defect and are particularly damaging in terms of vibrations. This structure is also insufficient to provide optimum mechanical strength of the magnets and, in particular, does not exclude any risk of radial displacement of rotating magnets under the action of centrifugal forces, particularly at very high speeds.

30 Dans ce contexte, il existe un besoin pour optimiser la tenue mécanique d'un rotor de machines électriques discoïdes à aimants permanent lors de la 3033095 3 rotation du rotor, tout en conservant un rotor qui soit compact et qui présente un encombrement et une masse réduite. A cette fin, l'invention concerne un rotor de machine électrique discoïde à aimants permanents comprenant une première et une deuxième faces planes 5 opposées circulaires, le rotor comprenant une pluralité d'éléments magnétiques régulièrement repartis autour d'un moyeu central, chaque élément magnétique comportant au moins un aimant permanent et ayant sensiblement la forme d'un prisme droit dont les deux bases sont placées respectivement dans les deux faces du rotor et dont la hauteur est parallèle à 10 l'axe longitudinal du moyeu, chaque base d'un prisme étant délimitée par un segment périphérique intérieur, un segment périphérique extérieur, et deux segments radiaux reliant les extrémités des segments périphériques intérieur et extérieur, le rotor comprenant des moyens de fixation des éléments magnétiques au rotor aptes à assurer une précontrainte dans la direction 15 radiale entre les éléments magnétiques et le moyeu, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation sont constitués d'au moins une fibre enroulée sous tension qui est en prise avec le moyeu et disposée radialement au moyeu pour s'enrouler autour de chaque élément magnétique en prenant appui sur le segment périphérique extérieur de manière à accoupler chaque élément 20 magnétique et le moyeu l'un à l'autre pendant la rotation du moyeu. De préférence, ladite au moins une fibre est enroulée autour de chaque élément magnétique en une pluralité de spires agencées alternativement d'un côté et de l'autre du moyeu dans une direction axiale de sorte que deux spires consécutives forment entre elles un angle non nul dans la direction axiale. Un 25 tel agencement est particulièrement favorable pour assurer la rigidité du rotor dans la direction axiale. Avantageusement, le rotor comprend des moyens de blocage en tension de la fibre aptes à maintenir un effort de tension longitudinal auquel a été soumise la fibre pendant l'enroulement.In this context, there is a need to optimize the mechanical strength of a rotor of permanent magnet discoidal electric machines during rotation of the rotor, while maintaining a rotor which is compact and which has bulk and mass. scaled down. To this end, the invention relates to a disc rotor with permanent magnets comprising a first and a second circular opposite planar face, the rotor comprising a plurality of magnetic elements regularly distributed around a central hub, each magnetic element. comprising at least one permanent magnet and having substantially the shape of a right prism whose two bases are placed respectively in the two faces of the rotor and whose height is parallel to the longitudinal axis of the hub, each base of a prism being delimited by an inner peripheral segment, an outer peripheral segment, and two radial segments connecting the ends of the inner and outer peripheral segments, the rotor comprising means for fixing the magnetic elements to the rotor adapted to provide a prestress in the radial direction between the magnetic elements and the hub, characterized in that said fixing means are constituted by at least one tension-wound fiber which is engaged with the hub and arranged radially with the hub to wind around each magnetic element while bearing on the outer peripheral segment so as to couple each element 20 and the hub to each other during rotation of the hub. Preferably, said at least one fiber is wound around each magnetic element in a plurality of turns arranged alternately on one side and the other of the hub in an axial direction so that two consecutive turns form between them a non-zero angle. in the axial direction. Such an arrangement is particularly favorable for ensuring rigidity of the rotor in the axial direction. Advantageously, the rotor comprises tension-locking means of the fiber capable of maintaining a longitudinal tension force to which the fiber has been subjected during winding.

30 De préférence, le rotor est au moins partiellement noyé dans une matrice de type résine thermodurcissable.Preferably, the rotor is at least partially embedded in a thermosetting resin matrix.

3033095 4 De préférence, le rotor comprend des éléments d'insert positionnés au niveau des zones de contact entre le segment périphérique intérieur des éléments magnétiques et le moyeu. Avantageusement, le segment périphérique extérieur de chaque élément 5 magnétique comporte une gorge agencée pour recevoir et guider la fibre enroulée. L'invention concerne également une machine électrique discoïde à aimants permanents comprenant au moins un stator et un rotor tel que décrit ci-dessus.Preferably, the rotor comprises insert elements positioned at the contact areas between the inner peripheral segment of the magnetic elements and the hub. Advantageously, the outer peripheral segment of each magnetic element comprises a groove arranged to receive and guide the wound fiber. The invention also relates to a discoidal electric machine with permanent magnets comprising at least one stator and a rotor as described above.

10 L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'un rotor de machine électrique discoïde à aimants permanents, notamment un rotor selon l'invention, comprenant : répartir régulièrement une pluralité d'éléments magnétiques autour d'un moyeu central, chaque élément magnétique comportant au moins un aimant 15 permanent et ayant sensiblement la forme d'un prisme droit, chaque base d'un prisme étant délimitée par un segment périphérique intérieur, un segment périphérique extérieur, et deux segments radiaux reliant les extrémités des segments périphériques intérieur et extérieur, enrouler sous tension au moins une fibre qui est en prise avec le moyeu 20 et disposée radialement au moyeu autour de chaque élément magnétique en prenant appui sur le segment périphérique extérieur de manière à accoupler chaque élément magnétique et le moyeu l'un à l'autre pendant la rotation du moyeu. Avantageusement, le procédé peut comprendre : 25 maintenir en position les éléments magnétiques pendant l'enroulement, soumettre la fibre, pendant l'enroulement, à un effort de tension longitudinal, mesurer un effort de maintien en position des éléments magnétiques dans la direction axiale pendant l'enroulement, 30 asservir l'effort de tension longitudinal auquel est soumis la fibre pendant l'enroulement à l'effort de maintien en position mesuré, de sorte à obtenir une 3033095 5 contrainte axiale nulle s'appliquant aux éléments magnétiques lorsque le maintien en position des éléments magnétiques est libéré. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de 5 l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux figures annexée dans lesquelles : - la Figure 1 est une vue de face d'un rotor selon un mode de réalisation de l'invention ; - la Figure 2 est une vue en coupe, dans un plan radial axial indiqué en 1-1 10 sur la figure 1. Dans la présente demande, on entend par direction « axiale », la direction supposée être celle de l'axe de l'arbre tournant auquel est solidarisé le rotor, c'est-à-dire la direction normale au plan du disque du rotor. La direction radiale est définie par rapport à cette direction axiale.The invention further relates to a method of manufacturing a disc rotor with permanent magnets, in particular a rotor according to the invention, comprising: regularly distributing a plurality of magnetic elements around a central hub, each element magnetic sensor comprising at least one permanent magnet and having substantially the shape of a right prism, each base of a prism being delimited by an inner peripheral segment, an outer peripheral segment, and two radial segments connecting the ends of the inner and outer peripheral segments. externally, winding under tension at least one fiber which is engaged with the hub 20 and arranged radially to the hub around each magnetic element bearing on the outer peripheral segment so as to couple each magnetic element and the hub one to the other. other during the rotation of the hub. Advantageously, the method may comprise: keeping the magnetic elements in position during winding, subjecting the fiber, during winding, to a longitudinal tensioning force, measuring a holding force in position of the magnetic elements in the axial direction during the winding, enslave the longitudinal tension force to which the fiber is subjected during the winding to the holding force in the measured position, so as to obtain a zero axial stress applied to the magnetic elements when maintaining in position of the magnetic elements is released. Other features and advantages of the invention will emerge on reading the following description of a particular embodiment of the invention, given by way of indication but not limitation, with reference to the appended figures in which: - Figure 1 is a front view of a rotor according to one embodiment of the invention; FIG. 2 is a sectional view in an axial radial plane indicated at 1-1 in FIG. 1. In the present application, the term "axial" direction means the direction assumed to be that of the axis of the rotating shaft which is secured to the rotor, that is to say the normal direction to the plane of the rotor disc. The radial direction is defined with respect to this axial direction.

15 Un rotor 10 d'une machine électrique discoïde à aimants permanents est représenté schématiquement à la figure 1. Il présente une forme générale de disque apte à tourner autour d'un axe de rotation X et comprend une pluralité d'éléments magnétiques 12, régulièrement repartis, à intervalles réguliers, autour de l'axe X dans le plan radial du rotor 10, selon des rayons du rotor 10.A rotor 10 of a discoidal permanent magnet electric machine is shown schematically in FIG. 1. It has a generally disk-like shape rotatable about an axis of rotation X and comprises a plurality of magnetic elements 12, regularly distributed at regular intervals around the axis X in the radial plane of the rotor 10, according to radii of the rotor 10.

20 Les éléments magnétiques 12 sont par exemple montés par insertion sur un moyeu 11 du rotor 10, de forme globalement annulaire et apte à recevoir et entraîner un arbre tournant en rotation autour de l'axe X. Chaque élément magnétique 12 comporte un ou plusieurs aimants permanents 13 et présente sensiblement la forme d'un prisme droit 120 dont 25 les deux bases sont placées respectivement dans les deux faces planes opposées circulaires du disque rotor 10 et dont la hauteur est parallèle à l'axe X, chaque base d'un prisme étant délimitée par un segment périphérique intérieur 121, un segment périphérique extérieur 122, et deux segments radiaux, respectivement 123 et 124, reliant les extrémités des segments 30 périphériques intérieur 121 et extérieur 122, ces segments périphériques intérieur et extérieur étant disposés sensiblement respectivement sur deux cercles concentriques.The magnetic elements 12 are for example mounted by insertion on a hub 11 of the rotor 10, generally annular in shape and adapted to receive and drive a rotating shaft about the X axis. Each magnetic element 12 comprises one or more magnets 13 and has substantially the shape of a right prism 120 whose two bases are respectively placed in the two opposite planar circular faces of the rotor disk 10 and whose height is parallel to the axis X, each base of a prism being delimited by an inner peripheral segment 121, an outer peripheral segment 122, and two radial segments, respectively 123 and 124, connecting the ends of the inner and outer peripheral segments 122 122, these inner and outer peripheral segments being disposed substantially respectively on two concentric circles.

3033095 6 Conformément à l'invention, les éléments magnétiques 12 du rotor 10 sont enroulés dans une fibre 14 radialement autour du moyeu 11. On utilise par exemple une fibre de verre. Cette fibre 14 est enroulée sous tension en étant en prise avec le moyeu 11 et étant disposée radialement au moyeu 11 5 pour s'enrouler autour de chaque élément magnétique 12 en s'étendant sensiblement le long des segments radiaux et en prenant appui sur le segment périphérique extérieur 122, de manière à accoupler chaque élément magnétique 12 et le moyeu 11 l'un à l'autre pendant la rotation du moyeu. La fibre 14 est maintenue sous tension pendant son enroulement autour du 10 moyeu 11 et de chaque élément magnétique 12, de sorte à assurer, une fois enroulée, une précontrainte radiale entre les éléments magnétiques 12 et le moyeu 11. A la fin de l'enroulement, la fibre est maintenue sous tension. Ainsi, une fois assemblés, les éléments magnétiques 12 sont maintenus sous contrainte par la fibre 14 enroulée radialement autour du moyeu 11, ce qui 15 permet de maintenir la cohésion du rotor en dynamique et ainsi de prévenir les déplacements des éléments magnétiques 12, même à haute vitesse. Le rotor 10 est complètement ou, de préférence, au moins partiellement noyé dans une matrice de type résine thermodurcissable. Avantageusement, les faces des éléments magnétiques 12, placées respectivement dans les 20 deux faces planes opposées circulaires du disque rotor 10, sont prévus pour rester découvertes. En particulier, à la fin de l'enroulement, la résine peut être injectée dans les volumes creux séparant deux éléments magnétiques adjacents du rotor, de façon à obtenir une pièce compacte et homogène. La résine injectée permet en outre de figer géométriquement l'ensemble et fait 25 avantageusement office de moyens de blocage en tension de la fibre permettant de maintenir la fibre en tension à la fin de l'enroulement. Comme on le voit mieux sur la vue en coupe de la figure 2 suivant le plan de coupe 1-1 de la figure 1, qui illustre le rotor 10 dans le plan radial axial, le segment périphérique extérieur 122 de l'élément magnétique 12 est pourvu 30 d'une gorge 125 dans laquelle la fibre 14 est destinée à être insérée et participant ainsi au guidage de la fibre 14 lors de son enroulement. La partie 3033095 7 du moyeu 11 autour duquel est enroulée la fibre 14 peut également être pourvue d'une gorge de guidage. Dans un mode de réalisation, la fibre 14 est enroulée autour de chaque élément magnétique 12 en une pluralité de spires, par exemple deux spires 5 141, 142, comme illustré à la figure 2, ces spires étant agencées alternativement d'un côté et de l'autre du moyeu 11 dans une direction axiale de celui-ci, de sorte que les deux spires 141, 142 forment entre elles un angle a non nul dans la direction axiale. Autrement dit, les deux spires consécutives 141, 142 s'étendent vers le moyeu 11 le long du segment radial 123 à partir de 10 l'extrémité du segment périphérique extérieur 122 dans deux directions divergentes dans le plan radial axial présentant un angle a non nul pour former une structure en treillis triangulaire assurant la rigidité structurelle au rotor dans la direction axiale. Dans un mode de réalisation, des éléments d'insert peuvent être 15 positionnés au niveau des zones de contact du rotor, en particulier au niveau des zones de contact entre le segment périphérique intérieur 121 des éléments magnétiques 12 et le moyeu 11. A noter que pendant la phase d'enroulement de la fibre sous tension et d'injection de la résine, les éléments magnétiques peuvent avantageusement 20 être maintenus en position. Ainsi, les éléments magnétiques peuvent être positionnés entre eux par des reliefs, pions ou tout autre moyen de mise en position. Lors de la phase d'enroulement, au cours de laquelle la fibre est soumise à un effort de tension longitudinal, on prévoit préférentiellement d'asservir en 25 temps réel cet effort de tension à une mesure d'effort de réaction axiale des éléments magnétiques, autrement dit à la mesure de l'effort de maintien en position dans la direction axiale des éléments magnétiques, de sorte à obtenir idéalement une contrainte axiale nulle pour limiter les déformations du rotor lorsque le maintien en position des éléments magnétiques est libéré.According to the invention, the magnetic elements 12 of the rotor 10 are wound in a fiber 14 radially around the hub 11. For example, a glass fiber is used. This fiber 14 is wound under tension by being in engagement with the hub 11 and being arranged radially to the hub 11 to wind around each magnetic element 12 extending substantially along the radial segments and bearing on the segment outer device 122, so as to couple each magnetic element 12 and the hub 11 to each other during the rotation of the hub. The fiber 14 is kept under tension during its winding around the hub 11 and each magnetic element 12, so as to ensure, once wound, a radial prestressing between the magnetic elements 12 and the hub 11. At the end of the winding, the fiber is kept under tension. Thus, once assembled, the magnetic elements 12 are held under stress by the fiber 14 wound radially around the hub 11, which makes it possible to maintain the cohesion of the rotor dynamically and thus to prevent the displacements of the magnetic elements 12, even at high speed. The rotor 10 is completely or preferably at least partially embedded in a thermosetting resin matrix. Advantageously, the faces of the magnetic elements 12, placed respectively in the two opposite planar circular faces of the rotor disk 10, are provided to remain uncovered. In particular, at the end of the winding, the resin can be injected into the hollow volumes separating two adjacent magnetic elements of the rotor, so as to obtain a compact and homogeneous piece. The injected resin also makes it possible to freeze the assembly geometrically and advantageously serves as a means of locking the fiber in tension so as to keep the fiber in tension at the end of the winding. As best seen in the cross-sectional view of FIG. 2 along the sectional plane 1-1 of FIG. 1, which illustrates the rotor 10 in the axial radial plane, the outer peripheral segment 122 of the magnetic element 12 is provided with a groove 125 in which the fiber 14 is intended to be inserted and thus involved in guiding the fiber 14 during its winding. The portion 3033095 7 of the hub 11 around which is wound the fiber 14 may also be provided with a guide groove. In one embodiment, the fiber 14 is wound around each magnetic element 12 in a plurality of turns, for example two turns 141, 142, as illustrated in FIG. 2, these turns being arranged alternately on one side and on the other side. the other of the hub 11 in an axial direction thereof, so that the two turns 141, 142 form between them a non-zero angle α in the axial direction. In other words, the two consecutive turns 141, 142 extend towards the hub 11 along the radial segment 123 from the end of the outer peripheral segment 122 in two directions diverging in the axial radial plane having a non-zero angle α to form a triangular lattice structure providing structural stiffness to the rotor in the axial direction. In one embodiment, insert members may be positioned at the contact areas of the rotor, particularly at the contact areas between the inner peripheral segment 121 of the magnetic members 12 and the hub 11. Note that during the winding phase of the fiber under tension and the injection of the resin, the magnetic elements can advantageously be held in position. Thus, the magnetic elements may be positioned between them by reliefs, pins or any other means of positioning. During the winding phase, during which the fiber is subjected to a longitudinal tension force, it is preferably provided to enslave in real time this tension force to a measurement of the axial reaction force of the magnetic elements, in other words, to measure the axial position keeping force in the axial direction of the magnetic elements, so as to ideally obtain a zero axial stress to limit the deformations of the rotor when the position retention of the magnetic elements is released.

30 L'invention peut notamment trouver une application dans l'automobile, notamment dans la traction d'un véhicule électrique ou hybride, ou autre et, de manière plus générale, peut s'appliquer à toute machine électrique de type 3033095 8 discoïde, par exemple de type éolienne et plus généralement à toutes machines électriques nécessitant une puissance élevée dans un encombrement réduit. 5The invention may especially find application in the automobile, in particular in the traction of an electric or hybrid vehicle, or the like, and, more generally, may be applied to any electrical machine of the type 3033095 8 discoid, by example of wind type and more generally to all electrical machines requiring high power in a small footprint. 5

Claims (10)

REVENDICATIONS1. Rotor (10) de machine électrique discoïde à aimants permanents comprenant une première et une deuxième faces planes opposées circulaires, le rotor comprenant une pluralité d'éléments magnétiques (12) régulièrement repartis autour d'un moyeu central (11), chaque élément magnétique (12) comportant au moins un aimant permanent (13) et ayant sensiblement la forme d'un prisme droit dont les deux bases sont placées respectivement dans les deux faces du rotor et dont la hauteur est parallèle à l'axe longitudinal (X) du moyeu (11), chaque base d'un prisme étant délimitée par un segment périphérique intérieur (121), un segment périphérique extérieur (122), et deux segments radiaux (123, 124) reliant les extrémités des segments périphériques intérieur et extérieur, le rotor (10) comprenant des moyens de fixation des éléments magnétiques au rotor aptes à assurer une précontrainte dans la direction radiale entre les éléments magnétiques et le moyeu, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation sont constitués d'au moins une fibre (14) enroulée sous tension qui est en prise avec le moyeu (11) et disposée radialement au moyeu (11) pour s'enrouler autour de chaque élément magnétique (12) en prenant appui sur le segment périphérique extérieur (122) de manière à accoupler chaque élément magnétique (12) et le moyeu (11) l'un à l'autre pendant la rotation du moyeu.REVENDICATIONS1. Rotor (10) of a permanent-magnet discoidal electric machine having a first and a second opposite plane circular face, the rotor comprising a plurality of magnetic elements (12) regularly distributed around a central hub (11), each magnetic element ( 12) comprising at least one permanent magnet (13) and having substantially the shape of a right prism whose two bases are placed respectively in the two faces of the rotor and whose height is parallel to the longitudinal axis (X) of the hub (11), each base of a prism being delimited by an inner peripheral segment (121), an outer peripheral segment (122), and two radial segments (123, 124) connecting the ends of the inner and outer peripheral segments, the rotor (10) comprising means for fixing the magnetic elements to the rotor capable of providing prestressing in the radial direction between the magnetic elements and the hub, in that said fixing means consist of at least one fiber (14) wound under tension which is engaged with the hub (11) and arranged radially with the hub (11) to wind around each magnetic element ( 12) bearing on the outer peripheral segment (122) so as to couple each magnetic element (12) and the hub (11) to each other during rotation of the hub. 2. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins une fibre (14) est enroulée autour de chaque élément magnétique (12) en une pluralité de spires (141, 142) agencées alternativement d'un côté et de l'autre du moyeu (11) dans une direction axiale de sorte que deux spires consécutives (141, 142) forment entre elles un angle non nul (a) dans la direction axiale.2. Rotor according to claim 1, characterized in that said at least one fiber (14) is wound around each magnetic element (12) in a plurality of turns (141, 142) arranged alternately on one side and the another of the hub (11) in an axial direction so that two consecutive turns (141, 142) form between them a non-zero angle (a) in the axial direction. 3. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de blocage en tension de la fibre aptes à maintenir un effort de tension longitudinal auquel a été soumise la fibre pendant l'enroulement. 3033095 103. Rotor according to any one of claims 1 or 2, characterized in that it comprises tension-locking means of the fiber capable of maintaining a longitudinal tension force to which the fiber has been subjected during winding. 3033095 10 4. Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotor (10) est au moins partiellement noyé dans une matrice de type résine thermodurcissable.4. Rotor according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotor (10) is at least partially embedded in a matrix of thermosetting resin type. 5. Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce qu'il comprend des éléments d'insert positionnés au niveau des zones de contact entre le segment périphérique intérieur (121) des éléments magnétiques (12) et le moyeu (11).5. Rotor according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises insert elements positioned at the contact zones between the inner peripheral segment (121) of the magnetic elements (12) and the hub ( 11). 6. Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le segment périphérique extérieur (122) de chaque 10 élément magnétique (12) comporte une gorge (125) agencée pour recevoir et guider la fibre (14) enroulée.6. Rotor according to any one of the preceding claims, characterized in that the outer peripheral segment (122) of each magnetic element (12) comprises a groove (125) arranged to receive and guide the fiber (14) wound. 7. Machine électrique discoïde à aimants permanents comprenant au moins un stator et un rotor (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 157. Discoid permanent magnet electric machine comprising at least one stator and a rotor (10) according to any one of claims 1 to 6. 8. Procédé de fabrication d'un rotor (10) de machine électrique discoïde à aimants permanents, comprenant : répartir régulièrement une pluralité d'éléments magnétiques (12) autour d'un moyeu central (11), chaque élément magnétique (12) comportant au moins un aimant permanent (13) et ayant sensiblement la forme d'un prisme 20 droit, chaque base d'un prisme étant délimitée par un segment périphérique intérieur (121), un segment périphérique extérieur (122), et deux segments radiaux (123, 124) reliant les extrémités des segments périphériques intérieur et extérieur, enrouler sous tension au moins une fibre (14) qui est en prise avec le 25 moyeu (11) et disposée radialement au moyeu (11) autour de chaque élément magnétique (12) en prenant appui sur le segment périphérique extérieur (122) de manière à accoupler chaque élément magnétique (12) et le moyeu (11) l'un à l'autre pendant la rotation du moyeu.A method of manufacturing a permanent magnet disc machine rotor (10) comprising: regularly distributing a plurality of magnetic elements (12) around a central hub (11), each magnetic element (12) comprising at least one permanent magnet (13) and having substantially the shape of a right prism 20, each base of a prism being delimited by an inner peripheral segment (121), an outer peripheral segment (122), and two radial segments ( 123, 124) connecting the ends of the inner and outer peripheral segments, energizingly winding at least one fiber (14) which is engaged with the hub (11) and radially disposed to the hub (11) around each magnetic element (12). ) bearing on the outer peripheral segment (122) so as to couple each magnetic element (12) and the hub (11) to each other during rotation of the hub. 9. Procédé selon la revendication 8, comprenant : 30 maintenir en position les éléments magnétiques (12) pendant l'enroulement, 3033095 11 soumettre la fibre (14), pendant l'enroulement, à un effort de tension longitudinal, mesurer un effort de maintien en position des éléments magnétiques (12) dans la direction axiale pendant l'enroulement, 5 asservir l'effort de tension longitudinal auquel est soumis la fibre (14) pendant l'enroulement à l'effort de maintien en position mesuré, de sorte à obtenir une contrainte axiale nulle s'appliquant aux éléments magnétiques (12) lorsque le maintien en position des éléments magnétiques est libéré.9. A method according to claim 8 comprising: keeping the magnetic elements (12) in position during winding, subjecting the fiber (14) during winding to a longitudinal tensile stress, measuring a force of holding the magnetic elements (12) in position in the axial direction during the winding, slaving the longitudinal tension force to which the fiber (14) is subjected during the winding to the holding force in the measured position, so to obtain a zero axial stress applied to the magnetic elements (12) when the holding in position of the magnetic elements is released. 10 15 2010 15 20
FR1551429A 2015-02-19 2015-02-19 DEVICE FOR FIXING MAGNETS IN A ROTOR OF A DISCOIDED ELECTRIC MACHINE. Active FR3033095B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1551429A FR3033095B1 (en) 2015-02-19 2015-02-19 DEVICE FOR FIXING MAGNETS IN A ROTOR OF A DISCOIDED ELECTRIC MACHINE.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1551429A FR3033095B1 (en) 2015-02-19 2015-02-19 DEVICE FOR FIXING MAGNETS IN A ROTOR OF A DISCOIDED ELECTRIC MACHINE.
FR1551429 2015-02-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3033095A1 true FR3033095A1 (en) 2016-08-26
FR3033095B1 FR3033095B1 (en) 2018-04-27

Family

ID=53758296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1551429A Active FR3033095B1 (en) 2015-02-19 2015-02-19 DEVICE FOR FIXING MAGNETS IN A ROTOR OF A DISCOIDED ELECTRIC MACHINE.

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3033095B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022023314A1 (en) * 2020-07-27 2022-02-03 Hutchinson Composite-structure rotor
WO2022258314A1 (en) * 2021-06-09 2022-12-15 Mercedes-Benz Group AG Method for producing a permanent magnetic rotor with hub

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1985001619A1 (en) * 1983-10-03 1985-04-11 Micro-Electric Ag Alternating current synchronous servomotor
WO1997000549A1 (en) * 1995-06-17 1997-01-03 Urenco (Capenhurst) Limited A rotor
JPH09233775A (en) * 1995-12-21 1997-09-05 Toyota Motor Corp Manufacturing apparatus of motor rotor
DE102008050832A1 (en) * 2008-10-08 2010-04-22 Pro Diskus Ag Storage device for a rotor and a shaft for an electric machine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1985001619A1 (en) * 1983-10-03 1985-04-11 Micro-Electric Ag Alternating current synchronous servomotor
WO1997000549A1 (en) * 1995-06-17 1997-01-03 Urenco (Capenhurst) Limited A rotor
JPH09233775A (en) * 1995-12-21 1997-09-05 Toyota Motor Corp Manufacturing apparatus of motor rotor
DE102008050832A1 (en) * 2008-10-08 2010-04-22 Pro Diskus Ag Storage device for a rotor and a shaft for an electric machine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022023314A1 (en) * 2020-07-27 2022-02-03 Hutchinson Composite-structure rotor
WO2022258314A1 (en) * 2021-06-09 2022-12-15 Mercedes-Benz Group AG Method for producing a permanent magnetic rotor with hub

Also Published As

Publication number Publication date
FR3033095B1 (en) 2018-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2896114B2 (en) Rotor of a rotating electric machine, comprising a rotor body in which recesses are provided
WO2018172633A1 (en) Motor or electromagnetic generator comprising a rotor with magnetised structures comprising unit magnets and a stator with concentric windings
FR2984034A1 (en) DEVICE FOR GUIDING A SET OF ELECTRIC WIRES FOR AN ELECTRIC MOTOR ROTOR
FR2943859A1 (en) ROTATING ROTARY ELECTRIC MACHINE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
EP2715917A1 (en) Permanent-magnet rotor and rotating machine comprising such a rotor
FR2966208A1 (en) CONNECTING HOUSING BETWEEN A MOTOR BLOWER DRIVE SHAFT AND A BEARING BEARING
EP2957019B1 (en) Rotating electric machine comprising embedded permanent magnets
FR3004025A1 (en) DISCOID ROTOR FOR AN AXIAL FLUX ELECTRIC MOTOR
FR3002378A1 (en) MOBILE PIECE MAGNETS FOR SYNCHRONOUS MACHINE WITH PERMANENT MAGNETS.
FR3014255A1 (en) DISCOID ROTOR WITH REINFORCED COMPOSITE STRUCTURE FOR AXIAL FLUX ELECTRIC MACHINE
WO2017158247A1 (en) Rotor for axial flux electromagnetic motor or generator with semi-embedded magnets and axial holding means
EP0063074A1 (en) High speed rotor especially for flywheel
FR3033095A1 (en) DEVICE FOR FIXING MAGNETS IN A ROTOR OF A DISCOIDED ELECTRIC MACHINE.
EP3051674A1 (en) Rotor for an induction motor
EP2632025A1 (en) System for attaching magnetic elements in an electric machine with permanent magnets
FR3059169A1 (en) ROTOR WITH FLOW CONCENTRATION.
WO2013107775A2 (en) Electric machine comprising two rotors and at least two bearings, with just one bearing positioned between the two rotors along the axis of rotation
WO2021176058A1 (en) Rotor for an axial flux electromagnetic machine
EP1796248A1 (en) Method of manufacturing a rotor and rotor for a rotary electrical machine
FR2635123A1 (en) SUPPORT DISC FOR WHEEL ROTOR SUPPORT DISC TERMINALS WITH OPEN END (OE)
EP2225819B1 (en) Rotary electric machine with a target carrier mounted on the fan
WO2014199039A2 (en) Magnet-bearing moving part for a synchronous permanent-magnet machine
FR3011991A1 (en) DIRECT DRIVING WIND GENERATOR, WIND TURBINE COMPRISING THE GENERATOR AND METHOD OF MOUNTING WIND TURBINE
EP1786086A2 (en) Assembly of an electric machine and a brake
WO2024194424A1 (en) Rotor for electric machine

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20160826

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

CA Change of address

Effective date: 20221014

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 10