FR3033957A1 - ROTATING ELECTRIC MACHINE, IN PARTICULAR FLOW SWITCHING - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet une machine électrique tournante (1), notamment à commutation de flux, comportant un stator (6) et un rotor (3), la machine (1) étant apte à générer un flux magnétique d'excitation, le stator (6) comportant : - un corps (2) de stator comportant une pluralité d'encoches (8), chaque encoche (8) étant délimitée par deux dents (9), - un bobinage d'induit (10) comprenant des portions de bobinage (10a, 10b) logées dans la pluralité d'encoches (8), le bobinage d'induit (10) formant une pluralité d'enroulements d'induit (11), chaque enroulement étant enroulé autour d'une dent (9), - un ensemble d'aimants permanents (12), au moins un aimant (12) de l'ensemble étant logé dans l'une des encoches (8) et étant configuré pour générer un flux magnétique d'ajustement passant dans les deux dents (9) délimitant ladite encoche (8) pour ajuster le flux magnétique d'excitation.The subject of the invention is a rotating electrical machine (1), in particular with flux switching, comprising a stator (6) and a rotor (3), the machine (1) being able to generate a magnetic excitation flux, the stator (6) comprising: - a stator body (2) comprising a plurality of notches (8), each notch (8) being delimited by two teeth (9), - an armature winding (10) comprising portions coil (10a, 10b) housed in the plurality of notches (8), the armature winding (10) forming a plurality of armature windings (11), each winding being wound around a tooth (9). ), - a set of permanent magnets (12), at least one magnet (12) of the assembly being housed in one of the notches (8) and being configured to generate an adjustment magnetic flux passing through both teeth (9) delimiting said notch (8) to adjust the magnetic excitation flux.
Description
33 95 7 1 Machine électrique tournante, notamment à commutation de flux L'invention concerne notamment une machine électrique tournante, notamment à commutation de flux.The invention relates in particular to a rotating electrical machine, in particular with flux switching.
En particulier, l'invention se rapporte à un alternateur pour véhicules automobiles, notamment à un alterno-démarreur pour véhicules hybrides et électriques. Le brevet FR 2898439 décrit une machine électrique tournante à commutation de flux comportant un stator comportant une pluralité d'encoches, 10 une encoche étant configurée pour loger soit une partie d'un bobinage d'excitation et un aimant permanent, soit une partie d'un bobinage d'induit. La présente invention vise à permettre la réalisation d'une machine électrique tournante ayant un faible encombrement, une meilleure performance tout en simplifiant sa conception. 15 L'invention a ainsi pour objet une machine électrique tournante, notamment à commutation de flux, comportant un stator et un rotor, la machine étant apte à générer un flux magnétique d'excitation, le stator comportant : - un corps de stator comportant une pluralité d'encoches, chaque encoche étant délimitée par deux dents, 20 - un bobinage d'induit comprenant des portions de bobinage logées dans la pluralité d'encoches, le bobinage d'induit formant une pluralité d'enroulements d'induit, chaque enroulement d'induit étant enroulé autour d'une dent, - un ensemble d'aimants permanents, au moins un aimant de l'ensemble étant logé dans l'une des encoches et étant configuré pour générer un flux 25 magnétique d'ajustement passant dans les deux dents délimitant ladite encoche pour ajuster le flux magnétique d'excitation. Une telle machine offre un encombrement réduit, notamment par l'absence d'encoches dédiées à la génération du flux magnétique d'excitation. Un tel flux magnétique d'ajustement permet de réaliser un biais magnétique, 30 ce qui permet d'améliorer les performances de la machine. 3033957 2 De préférence, l'aimant permanent est agencé pour que le flux magnétique d'ajustement forme un flux magnétique fermé se bouclant sur l'aimant permanent dans un plan orthogonal à l'axe de rotation de la machine. Le flux magnétique d'ajustement peut circuler autour de la portion de 5 bobinage logée dans l'encoche recevant l'aimant. Le flux magnétique d'ajustement peut circuler uniquement dans le stator. Le flux magnétique d'ajustement peut circuler à la fois dans les dents du stator et dans la culasse du stator. Le stator peut comporter un nombre pair d'encoches.In particular, the invention relates to an alternator for motor vehicles, including an alternator-starter for hybrid and electric vehicles. Patent FR 2898439 discloses a flux-switched rotating electrical machine comprising a stator having a plurality of notches, a notch being configured to house either a portion of an excitation coil and a permanent magnet, or a portion of an armature winding. The present invention aims at enabling the realization of a rotating electrical machine having a small footprint, a better performance while simplifying its design. The subject of the invention is thus a rotating electrical machine, in particular with flux switching, comprising a stator and a rotor, the machine being able to generate a magnetic excitation flux, the stator comprising: a stator body comprising a plurality of notches, each notch being delimited by two teeth, 20 - an armature winding comprising winding portions accommodated in the plurality of notches, the armature winding forming a plurality of armature windings, each winding armature wound around a tooth, - a set of permanent magnets, at least one magnet of the assembly being housed in one of the notches and being configured to generate an adjustment magnetic flux passing through the two teeth delimiting said notch to adjust the magnetic excitation flux. Such a machine offers a small footprint, in particular by the absence of notches dedicated to the generation of magnetic excitation flux. Such magnetic flux adjustment makes it possible to achieve a magnetic bias, which improves the performance of the machine. Preferably, the permanent magnet is arranged so that the adjustment magnetic flux forms a closed magnetic flux looping on the permanent magnet in a plane orthogonal to the axis of rotation of the machine. The magnetic adjustment flux may circulate around the coil portion housed in the notch receiving the magnet. The magnetic adjustment flux can circulate only in the stator. The magnetic adjustment flux can flow in both the stator teeth and the stator yoke. The stator may have an even number of notches.
De préférence, le stator comporte le même nombre d'aimants permanents que d'encoches, chaque encoche comportant au moins un aimant permanent, notamment un unique aimant permanent. En variante, la machine peut comporter un nombre d'encoches égal à 2N et N encoches comportent au moins un aimant permanent.Preferably, the stator comprises the same number of permanent magnets as notches, each notch comprising at least one permanent magnet, in particular a single permanent magnet. In a variant, the machine may comprise a number of notches equal to 2N and N notches comprise at least one permanent magnet.
De préférence, la machine peut être configurée de sorte qu'une encoche sur deux comporte au moins un aimant permanent. La machine peut être configurée de sorte que les aimants permanents ont la même polarité. De préférence, chaque encoche comporte une portion de bobinage d'un premier enroulement d'induit et une portion de bobinage d'un deuxième enroulement d'induit. De préférence, chaque dent du stator comporte au moins un enroulement d'induit enroulé autour de ladite dent. En variante, la machine peut être configurée de sorte qu'une dent sur deux comporte au moins un enroulement d'induit enroulé autour de ladite dent. Les portions de bobinage des enroulements d'induit peuvent être situées radialement à l'intérieur de l'encoche et l'aimant permanent peut être situé radialement à l'extérieur de l'encoche. De préférence, l'aimant permanent est agencé de sorte qu'il ferme l'encoche.Preferably, the machine can be configured so that every second notch has at least one permanent magnet. The machine can be configured so that the permanent magnets have the same polarity. Preferably, each notch comprises a winding portion of a first armature winding and a winding portion of a second armature winding. Preferably, each tooth of the stator comprises at least one armature winding wound around said tooth. Alternatively, the machine can be configured so that one tooth out of two comprises at least one armature winding wound around said tooth. The winding portions of the armature windings may be located radially inside the notch and the permanent magnet may be located radially outside the notch. Preferably, the permanent magnet is arranged so that it closes the notch.
De préférence, dans un plan orthogonal à l'axe de rotation du rotor, on rencontre successivement en se dirigeant vers l'axe de rotation, la culasse du 3033957 3 stator, le fond de l'encoche, les enroulements d'induit, l'aimant permanent, l'ouverture de l'encoche et le rotor. En variante, dans un plan orthogonal à l'axe de rotation du rotor, on rencontre successivement en se dirigeant vers l'axe de rotation, le rotor, l'ouverture de 5 l'encoche, l'aimant permanent, les enroulements d'induit, le fond de l'encoche et la culasse du stator. De préférence, l'aimant permanent comporte deux pôles magnétiques et est disposé de sorte qu'il est en contact au moins partiellement avec une des dents par un de ses pôles magnétiques et en contact au moins partiellement avec 10 l'autre des dents par son autre pôle magnétique. Lorsque l'aimant est en contact avec la dent, il peut subsister un jeu entre celui-ci et la dent. Ce jeu permet de faciliter l'insertion de l'aimant dans l'encoche. En outre, lorsque l'aimant est en contact avec la dent, il peut subsister un jeu 15 entre l'aimant et la dent, le jeu étant lié aux tolérances de fabrication. De préférence, chaque dent est en contact par une de ses parois, avec un des pôles magnétiques de l'aimant permanent logé dans la première encoche adjacente et avec le même pôle magnétique de l'aimant permanent logé dans l'autre encoche adjacente.Preferably, in a plane orthogonal to the axis of rotation of the rotor, one encounters successively towards the axis of rotation, the stator yoke, the bottom of the notch, the armature windings, the permanent magnet, the opening of the notch and the rotor. Alternatively, in a plane orthogonal to the axis of rotation of the rotor, one encounters successively towards the axis of rotation, the rotor, the opening of the notch, the permanent magnet, the windings of the rotor. induced, the bottom of the notch and the breech of the stator. Preferably, the permanent magnet comprises two magnetic poles and is arranged so that it is at least partially in contact with one of the teeth by one of its magnetic poles and in contact at least partially with the other of the teeth by its other magnetic pole. When the magnet is in contact with the tooth, there may be a gap between the tooth and the tooth. This game facilitates the insertion of the magnet into the notch. In addition, when the magnet is in contact with the tooth, there may be a gap between the magnet and the tooth, the clearance being related to manufacturing tolerances. Preferably, each tooth is in contact with one of its walls, with one of the magnetic poles of the permanent magnet housed in the first adjacent notch and with the same magnetic pole of the permanent magnet housed in the other adjacent notch.
20 De préférence, la machine comporte une alternance de dents en contact avec les pôles nord des aimants logés dans des encoches adjacentes et de dents en contact avec les pôles sud des aimants logés dans des encoches adjacentes. De préférence, les aimants permanents sont logés dans des évidements pratiqués dans les dents du stator.Preferably, the machine comprises an alternation of teeth in contact with the north poles of the magnets housed in adjacent notches and teeth in contact with the south poles of the magnets housed in adjacent notches. Preferably, the permanent magnets are housed in recesses formed in the teeth of the stator.
25 De préférence, l'aimant permanent est configuré pour générer au moins une partie du flux magnétique d'excitation. Un tel agencement permet une simplification de la machine, notamment par l'absence de bobinage d'excitation, l'aimant permanent ayant la double fonction de génération du flux magnétique d'ajustement pour réaliser le biais magnétique 30 de génération du flux magnétique d'excitation.Preferably, the permanent magnet is configured to generate at least a portion of the excitation magnetic flux. Such an arrangement allows a simplification of the machine, in particular by the absence of excitation winding, the permanent magnet having the dual function of generating the magnetic flux of adjustment to achieve the magnetic bias 30 of generating the magnetic flux of excitation.
3033957 4 De préférence, l'aimant permanent est configuré de sorte que ladite partie du flux magnétique d'excitation issue de l'aimant permanent comporte un flux magnétique fermé se bouclant sur l'aimant permanent et passant dans le rotor. De préférence ledit flux magnétique fermé passe par l'extrémité des dents 5 sans passer par la culasse du stator. De préférence, la machine est agencée pour permettre la circulation d'un courant continu dans le bobinage d'induit pour la génération d'au moins une partie du flux magnétique d'excitation. Un tel agencement, permet une augmentation du couple maximal de la 10 machine. En outre, une telle machine permet, avec l'aide du flux magnétique d'ajustement, de moduler le flux magnétique d'excitation généré par le courant continu circulant dans le bobinage d'induit, de sorte que la saturation magnétique soit réduite.Preferably, the permanent magnet is configured such that said portion of the magnetic excitation flux coming from the permanent magnet comprises a closed magnetic flux that is looped on the permanent magnet and passing through the rotor. Preferably, said closed magnetic flux passes through the end of the teeth 5 without passing through the stator yoke. Preferably, the machine is arranged to allow the circulation of a direct current in the armature winding for generating at least a portion of the magnetic excitation flux. Such an arrangement permits an increase in the maximum torque of the machine. In addition, such a machine makes it possible, with the aid of the magnetic adjustment flux, to modulate the magnetic excitation flux generated by the direct current flowing in the armature winding, so that the magnetic saturation is reduced.
15 De préférence, la machine est configurée pour que ladite partie du flux magnétique d'excitation issue de la circulation du courant continu dans le bobinage d'induit comporte un flux magnétique fermé passant autour des portions de bobinage logées dans l'encoche et circulant à la fois dans les dents du stator, dans la culasse du stator et dans le rotor.Preferably, the machine is configured so that said part of the excitation magnetic flux coming from the flow of the direct current in the armature winding comprises a closed magnetic flux passing around the winding portions housed in the notch and circulating at both in the stator teeth, in the stator yoke and in the rotor.
20 De préférence, la machine comporte un onduleur relié électriquement au bobinage d'induit. De préférence, l'onduleur comporte un bras pour la génération du courant continu circulant dans le bobinage d'induit. De préférence, la machine comporte un bobinage d'excitation pour générer 25 au moins une partie du flux magnétique d'excitation, ledit bobinage d'excitation comprenant des portions de bobinage logées dans la pluralité d'encoches, le bobinage d'excitation formant une pluralité d'enroulements d'excitation, chaque enroulement d'excitation étant enroulé autour d'une dent. Un tel agencement permet d'augmenter le couple maximal de la machine.Preferably, the machine comprises an inverter electrically connected to the armature winding. Preferably, the inverter comprises an arm for generating the direct current flowing in the armature winding. Preferably, the machine comprises an excitation winding for generating at least a part of the excitation magnetic flux, said excitation winding comprising winding portions housed in the plurality of notches, the excitation winding forming a plurality of excitation windings, each excitation winding being wound around a tooth. Such an arrangement makes it possible to increase the maximum torque of the machine.
30 Ceci permet en outre d'avoir recours à une électronique simplifiée, par l'utilisation d'une électronique dédiée au courant continu et d'une électronique 3033957 5 dédiée au courant alternatif. Enfin, cet agencement permet d'utiliser un bobinage d'induit dont les fils électriques sont de plus petite section. En outre, une telle machine permet, avec l'aide du flux magnétique d'ajustement, de moduler le flux magnétique d'excitation généré par le bobinage 5 d'induit, de sorte que la saturation magnétique soit réduite. De préférence, le bobinage d'excitation est agencé pour que ladite partie du flux magnétique d'excitation issue du bobinage d'excitation comporte un flux magnétique fermé passant autour des portions de bobinage logées dans l'encoche et circulant à la fois dans les dents du stator, dans la culasse du stator 10 et dans le rotor. De préférence, chaque encoche comporte une portion de bobinage d'un premier enroulement d'excitation et une portion de bobinage d'un deuxième enroulement d'excitation. De préférence, chaque dent du stator comporte au moins un enroulement 15 d'excitation enroulé autour de ladite dent. En variante, la machine peut être configurée de sorte qu'une dent sur deux comporte au moins un enroulement d'excitation enroulé autour de ladite dent. Les portions de bobinage des premier et deuxième enroulements d'excitation peuvent être situées radialement à l'intérieur de l'encoche et l'aimant permanent 20 peut être situé radialement à l'extérieur de l'encoche. De préférence, dans un plan orthogonal à l'axe de rotation du rotor, on rencontre successivement en se dirigeant vers l'axe de rotation, la culasse du stator, le fond de l'encoche, les enroulements d'induit et d'excitation, l'aimant permanent, l'ouverture de l'encoche et le rotor.This also makes it possible to use simplified electronics, by using dedicated electronics for direct current and electronics dedicated to alternating current. Finally, this arrangement makes it possible to use an armature winding whose electrical wires are of smaller section. In addition, such a machine makes it possible, with the aid of the magnetic adjustment flux, to modulate the magnetic excitation flux generated by the armature winding, so that the magnetic saturation is reduced. Preferably, the excitation winding is arranged so that said part of the excitation magnetic flux coming from the excitation winding comprises a closed magnetic flux passing around the winding portions housed in the notch and circulating in both the teeth. of the stator, in the stator yoke 10 and in the rotor. Preferably, each notch comprises a winding portion of a first excitation winding and a winding portion of a second excitation winding. Preferably, each stator tooth comprises at least one excitation winding wound around said tooth. Alternatively, the machine can be configured so that one tooth out of two comprises at least one excitation winding wound around said tooth. The winding portions of the first and second excitation windings may be located radially inside the notch and the permanent magnet may be located radially outside the notch. Preferably, in a plane orthogonal to the axis of rotation of the rotor, one encounters successively towards the axis of rotation, the stator yoke, the bottom of the notch, the armature and excitation windings. , the permanent magnet, the opening of the notch and the rotor.
25 En variante, dans un plan orthogonal à l'axe de rotation du rotor, on rencontre successivement en se dirigeant vers l'axe de rotation, le rotor, l'ouverture de l'encoche, l'aimant permanent, les enroulements d'induit et d'excitation, le fond de l'encoche et la culasse du stator. De préférence, tous les enroulements d'excitation sont reliés en série.Alternatively, in a plane orthogonal to the axis of rotation of the rotor, one encounters successively towards the axis of rotation, the rotor, the opening of the notch, the permanent magnet, the windings of the rotor. induced and exciting, the bottom of the notch and the stator yoke. Preferably, all the excitation windings are connected in series.
30 De préférence, l'aimant permanent est configuré pour générer une partie du flux magnétique d'excitation, la machine est agencée pour permettre la 3033957 6 circulation d'un courant continu dans le bobinage d'induit pour la génération d'une autre partie du flux magnétique d'excitation et la machine comporte un bobinage d'excitation pour générer une autre partie du flux magnétique d'excitation, ledit bobinage d'excitation comprenant des portions de bobinage 5 logées dans la pluralité d'encoches, le bobinage d'excitation formant une pluralité d'enroulements d'excitation, chaque enroulement d'excitation étant enroulé autour d'une dent. De préférence, les aimants permanents comportent des terres rares tels que des aimants du type Néodyme-Fer-Bore (NeFeB), Samarium-Fer (SmFe), 10 Samarium-Cobalt (SmCo). En variante, les aimants peuvent être obtenus à partir de ferrites frittés ou liés. Les aimants peuvent avoir une section sensiblement rectangulaire. Le bobinage d'induit peut être un bobinage concentrique.Preferably, the permanent magnet is configured to generate a portion of the excitation magnetic flux, the machine is arranged to allow the circulation of a DC current in the armature winding for the generation of another portion. the magnetic excitation flux and the machine comprises an excitation winding for generating another part of the magnetic excitation flux, said excitation winding comprising winding portions 5 housed in the plurality of notches, the winding of excitation forming a plurality of excitation windings, each excitation winding being wound around a tooth. Preferably, the permanent magnets include rare earths such as Neodymium-Iron-Boron (NeFeB), Samarium-Iron (SmFe), Samarium-Cobalt (SmCo) magnets. Alternatively, the magnets can be obtained from sintered or bonded ferrites. The magnets may have a substantially rectangular section. The armature winding can be a concentric winding.
15 De préférence, le bobinage d'induit comporte une phase. En variante, le bobinage d'induit comporte un nombre de phases supérieur strictement à un. De préférence, des enroulements d'induit d'une même phase du bobinage d'induit sont reliés en série.Preferably, the armature winding comprises a phase. In a variant, the armature winding has a number of phases greater than one. Preferably, armature windings of the same phase of the armature winding are connected in series.
20 Le rotor peut être du type d'une machine à commutation de flux. Le rotor peut être monté rotatif à l'intérieur du stator. Le rotor peut comporter une pluralité de dents de commutation de flux. Le rotor peut être dépourvu de bobinage et d'aimant permanent. De préférence, le rotor est constitué uniquement d'un paquet de tôles fixées 25 par un moyen de fixation. De préférence, la machine est configurée de sorte que : - le bobinage d'induit comporte trois phases, - le rotor comporte dix dents de commutation de flux, et - le stator comporte douze encoches.The rotor may be of the type of a flux switching machine. The rotor can be rotatably mounted inside the stator. The rotor may include a plurality of flux switching teeth. The rotor may be devoid of winding and permanent magnet. Preferably, the rotor consists only of a bundle of sheets fixed by a fastening means. Preferably, the machine is configured so that: the armature winding comprises three phases, the rotor comprises ten flux switching teeth, and the stator has twelve slots.
30 De préférence, la machine est un alternateur ou un alterno-démarreur de véhicule automobile.Preferably, the machine is an alternator or an alternator-starter of a motor vehicle.
3033957 7 L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente, schématiquement et partiellement, une machine 5 électrique tournante selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 représente, schématiquement et partiellement, un détail d'un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 représente, schématiquement et partiellement, un détail d'un troisième mode de réalisation de l'invention, 10 - la figure 4 représente, schématiquement et partiellement, un détail du premier mode de réalisation de l'invention, et - la figure 5 représente, schématiquement et partiellement, un agencement particulier des aimants permanents. On a représenté sur la figure 1, une machine électrique tournante 1 à 15 commutation de flux apte à générer un flux magnétique d'excitation 30 selon un premier mode de réalisation de l'invention. La machine électrique tournante 1 comporte un stator 6 et un rotor 3 monté rotatif à l'intérieur du stator 6 autour d'un axe de rotation X. Le rotor 3 peut être lié en rotation à un arbre 5 de différentes manières, par exemple par emmanchement en force de l'arbre 5 20 cannelé à l'intérieur de l'ouverture centrale du rotor 3. Dans l'exemple considéré, le rotor 3 comporte un corps 7 formé par un empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation non représenté, tel que des rivets traversant axialement le rotor 3 de part en part.The invention may be better understood on reading the following detailed description of examples of non-limiting implementation of the invention, and on examining the appended drawing, in which: FIG. 1 schematically and partially shows a rotating electrical machine according to a first embodiment of the invention; - Figure 2 shows, schematically and partially, a detail of a second embodiment of the invention, - Figure 3 shows, schematically and partially, a detail of a third embodiment of the invention; FIG. 4 is a diagrammatic and partial representation of the first embodiment of the invention, and FIG. schematically and partially, a particular arrangement of permanent magnets. FIG. 1 shows a rotary electric machine 1 to 15 flux switching capable of generating a magnetic excitation flux 30 according to a first embodiment of the invention. The rotary electrical machine 1 comprises a stator 6 and a rotor 3 rotatably mounted inside the stator 6 about an axis of rotation X. The rotor 3 can be rotatably connected to a shaft 5 in different ways, for example by force-fitting of the splined shaft 5 inside the central opening of the rotor 3. In the example in question, the rotor 3 comprises a body 7 formed by a stack of sheets of sheet metal held in the form of a package. means of a not shown fastening system, such as rivets axially passing through the rotor 3 from one side to the other.
25 Le rotor 3 comporte dix dents 4 de commutation de flux. Le rotor 3 est du type d'une machine à commutation de flux à savoir qu'il est ici dépourvu de bobinage et d'aimant permanent. Dans l'exemple considéré, le stator 6 comporte : - un corps 2 de stator comportant une culasse 13 et douze encoches 8, 30 chaque encoche 8 étant délimitée par deux dents 9, 3033957 8 - un bobinage d'induit 10, notamment du type concentrique, comprenant des portions de bobinage 10a, 10b logées dans les encoches 8, le bobinage d'induit 10 formant une pluralité d'enroulements d'induit 11, chaque enroulement d'induit 11 étant enroulé autour d'une dent 9, 5 - un ensemble d'aimants permanents 12, comportant dans l'exemple considéré douze aimants permanents, un aimant 12 de l'ensemble étant logé dans l'une des encoches 8 et étant configure pour générer un flux magnétique d'ajustement 20 passant dans les deux dents 9 délimitant ladite encoche 8 pour ajuster le flux magnétique d'excitation 30 de la machine électrique tournante 1.The rotor 3 has ten flux switching teeth 4. The rotor 3 is of the type of a flux switching machine namely that it is here devoid of winding and permanent magnet. In the example considered, the stator 6 comprises: - a stator body 2 having a yoke 13 and twelve notches 8, 30 each notch 8 being delimited by two teeth 9, 3033957 8 - an armature winding 10, in particular of the type concentric, comprising winding portions 10a, 10b housed in the notches 8, the armature winding 10 forming a plurality of armature windings 11, each armature winding 11 being wound around a tooth 9, 5 - a set of permanent magnets 12, comprising in the example in question twelve permanent magnets, a magnet 12 of the assembly being housed in one of the notches 8 and being configured to generate an adjustment magnetic flux passing through the two teeth 9 delimiting said notch 8 to adjust the magnetic excitation flux 30 of the rotating electrical machine 1.
10 Dans l'exemple considéré, le bobinage d'induit 10 comporte trois phases et est agencé de sorte que des enroulements d'induit 11 d'une même phase du sont reliés en série. Les phases sont alors couplées en étoile ou en triangle. Dans l'exemple représenté, le stator 6 comporte le même nombre d'aimants permanents 12 que d'encoches 8, chaque encoche 8 comportant un unique 15 aimant permanent 12. Chaque encoche 8 comporte une portion 10a de bobinage d'un premier enroulement d'induit 11 et une portion 10b de bobinage d'un deuxième enroulement d'induit 11. Chaque dent 9 du stator 6 comporte au moins un enroulement d'induit 11 20 enroulé autour de ladite dent 9. Comme on le voit à la figure 1, l'aimant permanent 12 est agencé de sorte qu'il ferme l'encoche 8. Chaque aimant permanent 12 comporte deux pôles magnétiques, à savoir un pôle nord N et un pôle sud S, et est disposé de sorte qu'il est en contact au 25 moins partiellement avec une des dents 9 par un de ses pôles magnétiques et en contact au moins partiellement avec l'autre des dents 9 par son autre pôle magnétique. Sur les figures 1 à 4, une flèche matérialise la direction allant du pôle sud S vers le pôle nord N de l'aimant permanent 12. Comme représenté à la figure 1, chaque dent 9 est en contact par une de ses 30 parois, avec un des pôles magnétiques de l'aimant permanent 12 logé dans la 3033957 9 première encoche 8 adjacente et avec le même pôle magnétique de l'aimant permanent 12 logé dans l'autre encoche 8 adjacente. Dans l'exemple considéré, la machine électrique 1 comporte une alternance de dents 9 en contact avec les pôles nord N des aimants 12 logés dans des 5 encoches 8 adjacentes et de dents 9 en contact avec les pôles sud S des aimants 12 logés dans des encoches 8 adjacentes. Dans l'exemple représenté à la figure 1, la machine 1 comporte en outre un bobinage d'excitation 14, notamment du type concentrique, pour générer au moins une partie 31 du flux magnétique d'excitation 30, ledit bobinage 10 d'excitation 14 comprenant des portions de bobinage 14a, 14b logées dans les encoches 8, le bobinage d'excitation 14 formant une pluralité d'enroulements d'excitation 15, chaque enroulement d'excitation 15 étant enroulé autour d'une dent 9. Dans l'exemple représenté, chaque encoche 8 comporte une portion 14a de 15 bobinage d'un premier enroulement d'excitation 15 et une portion 14b de bobinage d'un deuxième enroulement d'excitation 15. Chaque dent 9 du stator 6 comporte au moins un enroulement d'excitation 15 enroulé autour de ladite dent 9. Ainsi, dans l'exemple représenté à la figure 1, chaque encoche 8 comporte à 20 la fois : - un aimant permanent 12, - une portion 14a de bobinage d'un premier enroulement d'excitation 15 enroulé autour d'une des dents 9 adjacentes à l'encoche 8 et une portion 14b de bobinage d'un deuxième enroulement d'excitation 15 enroulé autour de l'autre 25 des dents 9 adjacentes à l'encoche 8, et - une portion 10a de bobinage d'un premier enroulement d'induit 11 enroulé autour d'une des dents 9 adjacentes à l'encoche 8 et une portion 10b de bobinage d'un deuxième enroulement d'induit 11 enroulé autour de l'autre des dents 9 adjacentes à l'encoche 8.In the example considered, the armature winding 10 comprises three phases and is arranged so that armature windings 11 of the same phase of the are connected in series. The phases are then coupled in star or in triangle. In the example shown, the stator 6 comprises the same number of permanent magnets 12 as notches 8, each notch 8 comprising a single permanent magnet 12. Each notch 8 comprises a winding portion 10a of a first winding 12. 11 and a winding portion 10b of a second armature winding 11. Each tooth 9 of the stator 6 comprises at least one armature winding 11 wound around said tooth 9. As can be seen in FIG. the permanent magnet 12 is arranged so that it closes the notch 8. Each permanent magnet 12 has two magnetic poles, namely a north pole N and a south pole S, and is arranged so that it is in position. contact at least partially with one of the teeth 9 by one of its magnetic poles and in contact at least partially with the other of the teeth 9 by its other magnetic pole. In FIGS. 1 to 4, an arrow materializes the direction going from the south pole S to the north pole N of the permanent magnet 12. As shown in FIG. 1, each tooth 9 is in contact with one of its walls, with one of the magnetic poles of the permanent magnet 12 housed in the first adjacent notch 8 and with the same magnetic pole of the permanent magnet 12 housed in the other adjacent notch 8. In the example considered, the electrical machine 1 comprises an alternation of teeth 9 in contact with the north poles N of the magnets 12 housed in adjacent notches 8 and teeth 9 in contact with the south poles S of the magnets 12 housed in notches 8 adjacent. In the example shown in FIG. 1, the machine 1 further comprises an excitation winding 14, in particular of the concentric type, for generating at least a portion 31 of the magnetic excitation flux 30, said excitation winding 14 comprising winding portions 14a, 14b housed in the notches 8, the excitation coil 14 forming a plurality of excitation windings 15, each excitation winding 15 being wound around a tooth 9. In the example As shown, each notch 8 includes a winding portion 14a of a first excitation winding 15 and a winding portion 14b of a second excitation winding 15. Each tooth 9 of the stator 6 comprises at least one winding. excitation 15 wound around said tooth 9. Thus, in the example shown in Figure 1, each notch 8 comprises at 20: - a permanent magnet 12, - a winding portion 14a of a first excitation winding 15 wrapped around one of the teeth 9 adjacent to the notch 8 and a winding portion 14b of a second excitation winding 15 wound around the other of the teeth 9 adjacent to the notch 8, and a winding portion 10a of a first armature winding 11 wound around one of the teeth 9 adjacent to the notch 8 and a winding portion 10b of a second armature winding 11 wound around the other of the teeth 9 adjacent to the notch 8 .
30 Dans l'exemple représenté, dans un plan orthogonal à l'axe de rotation X du rotor 3, on rencontre successivement en se dirigeant vers l'axe de rotation X, la 3033957 10 culasse 13 du stator 6, le fond 16 de l'encoche 8, les enroulements d'induit 11 et d'excitation 15, l'aimant permanent 12, l'ouverture 17 de l'encoche 8 et le rotor 3. Dans l'exemple représenté à la figure 1, la machine 1 comporte un onduleur non représenté, ledit onduleur étant relié électriquement au bobinage d'induit 10.In the example shown, in a plane orthogonal to the axis of rotation X of the rotor 3, one encounters successively towards the axis of rotation X, the yoke 13 of the stator 6, the bottom 16 of the notch 8, the armature windings 11 and excitation 15, the permanent magnet 12, the opening 17 of the notch 8 and the rotor 3. In the example shown in Figure 1, the machine 1 comprises a not shown inverter, said inverter being electrically connected to the armature winding 10.
5 On a représenté sur la figure 4, un détail de la machine de la figure 1, dans lequel on a représenté schématiquement les flux magnétiques dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation X. Dans le détail représenté à la figure 4, on a représenté deux encoches 8 du stator 6.FIG. 4 shows a detail of the machine of FIG. 1, in which is shown diagrammatically the magnetic flux in a plane perpendicular to the axis of rotation X. In the detail shown in FIG. has represented two notches 8 of the stator 6.
10 La dent 9 située entre les deux encoches 8 du stator 6 comporte des enroulements d'induit 11 du bobinage d'induit 10 enroulés autour de la dent 9 ainsi que des enroulements 15 du bobinage d'excitation 14 enroulés autour de la dent 9. Chaque encoche 8 située de chaque côté de la dent 9 comporte ainsi à la fois 15 : - un aimant permanent 12 de polarité opposée à l'aimant de l'encoche située de l'autre côté de la dent 9, - une portion 14b de bobinage d'un même enroulement d'excitation 15 du bobinage d'excitation 14, et 20 - une portion 10b de bobinage d'un même enroulement d'induit 11 du bobinage d'induit 10. Comme représenté à la figure 4, chaque aimant permanent 12 est agencé pour que le flux magnétique d'ajustement 20 forme un flux magnétique fermé se bouclant sur l'aimant permanent 12 dans un plan orthogonal à l'axe de rotation X 25 de la machine. Le flux magnétique d'ajustement 20 circule à la fois autour des portions de bobinage 10b et 14b logées dans l'encoche 8 recevant l'aimant 12 et dans le stator 6. Ce flux magnétique d'ajustement 20 ne traverse pas l'entrefer. Il circule à la fois dans les dents 9 du stator 6 et dans la culasse 13 du stator 6. En outre, comme représenté à la figure 4, l'aimant permanent 12 est 30 configure pour générer au moins une partie 32 du flux magnétique d'excitation 30. La partie 32 du flux magnétique d'excitation 30 issue de l'aimant permanent 3033957 11 12 comporte un flux magnétique fermé se bouclant sur l'aimant permanent 12 et passant dans le rotor 3. Ce flux magnétique fermé passe par l'extrémité des dents 9 du stator 6 sans passer par la culasse 13 du stator 6. Il traverse ainsi l'entrefer situé entre le stator 6 et le rotor 3.The tooth 9 situated between the two notches 8 of the stator 6 comprises armature windings 11 of the armature winding 10 wound around the tooth 9 as well as windings 15 of the excitation winding 14 wound around the tooth 9. Each notch 8 located on each side of the tooth 9 thus comprises at the same time 15: - a permanent magnet 12 of polarity opposite to the magnet of the notch located on the other side of the tooth 9, - a portion 14b of winding of the same excitation winding 15 of the excitation winding 14, and 20 - a winding portion 10b of the same armature winding 11 of the armature winding 10. As shown in FIG. 4, each magnet 12 is arranged so that the magnetic flux adjustment 20 forms a closed magnetic flux looping on the permanent magnet 12 in a plane orthogonal to the axis of rotation X 25 of the machine. The magnetic adjustment flux 20 flows both around the winding portions 10b and 14b housed in the notch 8 receiving the magnet 12 and in the stator 6. This magnetic adjustment flux 20 does not pass through the gap. It circulates both in the teeth 9 of the stator 6 and in the yoke 13 of the stator 6. In addition, as shown in FIG. 4, the permanent magnet 12 is configured to generate at least a portion 32 of the magnetic flux The excitation magnetic flux portion 30 from the permanent magnet 3033957 11 12 comprises a closed magnetic flux looping on the permanent magnet 12 and passing through the rotor 3. This closed magnetic flux passes through the magnet 12. end of the teeth 9 of the stator 6 without passing through the yoke 13 of the stator 6. It thus passes through the gap between the stator 6 and the rotor 3.
5 Ainsi, l'aimant permanent 12 a la double fonction de génération du flux magnétique d'ajustement 20 pour réaliser le biais magnétique de génération de la partie 32 du flux magnétique d'excitation 30. En outre, comme représenté à la figure 4, la machine 1 est agencée pour permettre la circulation d'un courant continu, représenté par la flèche 40, dans le 10 bobinage d'excitation 14 pour la génération d'une autre partie 31 du flux magnétique d'excitation 30. L'autre partie 31 du flux magnétique d'excitation 30, issue de la circulation du courant continu dans le bobinage d'excitation 14 comporte un flux magnétique fermé passant autour des portions de bobinage 10b, 14b logées dans l'encoche 15 8. Ce flux magnétique fermé circule à la fois dans les dents 9 du stator 6, dans la culasse 13 du stator 6 et dans le rotor 3. Le flux magnétique fermé issu de l'autre partie 31 traverse ainsi l'entrefer. Il est à noter que pour simplifier la lecture de la figure 4, seuls les enroulements d'induit 11 et d'excitation 15 enroulés autour de la dent 9 située 20 entre les deux encoches 8 ont été représentés même si, comme on peut le voir sur la figure 1, chaque dent 9 comporte des enroulements 11, 15. On a représenté sur la figure 2, un détail d'un autre exemple de réalisation la machine électrique 1, dans lequel on a représenté schématiquement les flux magnétiques dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation X.Thus, the permanent magnet 12 has the dual function of generating the adjustment magnetic flux 20 to achieve the magnetic bias of generation of the magnetic excitation flux portion 32. Furthermore, as shown in FIG. the machine 1 is arranged to allow the circulation of a direct current, represented by the arrow 40, in the excitation coil 14 for the generation of another part 31 of the magnetic excitation flux 30. The other part 31 of the magnetic excitation flux 30, resulting from the circulation of the direct current in the excitation winding 14 comprises a closed magnetic flux passing around the winding portions 10b, 14b housed in the notch 15 8. This closed magnetic flux circulates both in the teeth 9 of the stator 6, in the yoke 13 of the stator 6 and in the rotor 3. The closed magnetic flux from the other part 31 and passes through the air gap. It should be noted that to simplify the reading of FIG. 4, only the armature and excitation windings 15 wound around the tooth 9 situated between the two notches 8 have been represented even though, as can be seen in FIG. 1, each tooth 9 comprises windings 11, 15. FIG. 2 shows a detail of another embodiment of the electric machine 1, in which the magnetic fluxes are shown diagrammatically in a perpendicular plane. to the axis of rotation X.
25 La machine électrique 1 est principalement celle déjà décrite ci-dessus en rapport aux figures 1 et 4, à la différence que la machine 1 ne comporte pas de bobinage d'excitation. Ainsi, dans l'exemple considéré, chaque encoche 8 située de part et d'autre d'une même dent 9 comporte un aimant permanent et une portion 10b de 30 bobinage d'un même enroulement d'induit 11 du bobinage d'induit 10.The electric machine 1 is mainly that already described above with respect to FIGS. 1 and 4, with the difference that the machine 1 does not have an excitation winding. Thus, in the example considered, each notch 8 located on either side of the same tooth 9 comprises a permanent magnet and a winding portion 10b of the same armature winding 11 of the armature winding 10. .
3033957 12 Chaque aimant permanent 12 est agencé pour générer à la fois un flux magnétique d'ajustement 20 la partie 32 du flux magnétique d'excitation 30. Dans l'exemple considéré, le flux magnétique d'excitation 30 est ainsi uniquement issu des aimants permanents 12.Each permanent magnet 12 is arranged to generate at the same time a magnetic flux for adjusting the portion 32 of the magnetic excitation flux 30. In the example under consideration, the magnetic excitation flux 30 is thus solely derived from the magnets. permanent 12.
5 Les flux magnétiques d'excitation 30 et d'ajustement 20 forment chacun un flux magnétique fermé se bouclant sur l'aimant permanent 12 dans un plan orthogonal à l'axe de rotation X de la machine. Le flux magnétique d'ajustement 20 circule à la fois autour des portions de bobinage 10b logées dans l'encoche 8 recevant l'aimant 12 et dans le stator 6.The magnetic excitation and adjustment fluxes 20 each form a closed magnetic flux looping on the permanent magnet 12 in a plane orthogonal to the axis of rotation X of the machine. The magnetic adjustment flux 20 circulates both around the winding portions 10b housed in the notch 8 receiving the magnet 12 and in the stator 6.
10 Ce flux magnétique d'ajustement 20 ne traverse pas l'entrefer. Il circule à la fois dans les dents 9 du stator 6 et dans la culasse 13 du stator 6. Le flux magnétique d'excitation 30, 32 circule dans le rotor 3. Ce flux magnétique fermé 30, 32 passe par l'extrémité des dents 9 du stator 6 sans passer par la culasse 13 du stator 6. Il traverse ainsi l'entrefer situé entre le 15 stator 6 et le rotor 3. Dans chaque encoche 8, la portion de bobinage 10b des enroulements d'induit 11 est située radialement à l'intérieur de l'encoche 8 et l'aimant permanent 12 est situé radialement à l'extérieur de l'encoche. On a représenté sur la figure 3, un détail d'un autre exemple de réalisation la 20 machine électrique 1, dans lequel on a représenté schématiquement les flux magnétiques dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation X. La machine électrique 1 est principalement celle déjà décrite ci-dessus en rapport à la figure 3, à la différence que la machine 1 est agencée pour permettre la circulation d'un courant continu, représenté par la flèche 40, dans le bobinage 25 d'induit 10 tel que cette circulation permette la génération d'une partie 31 du flux magnétique d'excitation 30. Ainsi, dans cet exemple, le flux magnétique d'excitation 30 comporte une partie 31 issue de la circulation d'un courant continu dans le bobinage d'induit 10 et une partie 32 issue des aimants permanents 12.This magnetic adjustment flux 20 does not pass through the air gap. It circulates both in the teeth 9 of the stator 6 and in the yoke 13 of the stator 6. The magnetic excitation flux 30, 32 flows in the rotor 3. This closed magnetic flux 30, 32 passes through the end of the teeth 9 of the stator 6 without passing through the yoke 13 of the stator 6. It thus passes through the gap between the stator 6 and the rotor 3. In each notch 8, the winding portion 10b of the armature windings 11 is located radially. inside the notch 8 and the permanent magnet 12 is located radially outside the notch. FIG. 3 shows a detail of another exemplary embodiment of the electric machine 1, in which the magnetic fluxes are shown diagrammatically in a plane perpendicular to the axis of rotation X. The electric machine 1 is mainly that already described above with respect to FIG. 3, with the difference that the machine 1 is arranged to allow the circulation of a direct current, represented by the arrow 40, in the armature winding 10 such that this circulation allows the generation of a portion 31 of the magnetic excitation flux 30. Thus, in this example, the magnetic excitation flux 30 comprises a portion 31 resulting from the circulation of a direct current in the armature winding 10 and a part 32 from the permanent magnets 12.
30 La machine 1 est configurée pour que la partie 31 du flux magnétique d'excitation 30 issue de la circulation du courant continu dans le bobinage 3033957 13 d'induit 10 comporte un flux magnétique fermé 31 passant autour des portions de bobinage 10b logées dans l'encoche 8 et circulant à la fois dans les dents 9 du stator 6, dans la culasse 13 du stator 6 et dans le rotor 3. La partie 31 du flux magnétique 30 passe donc par l'entrefer.The machine 1 is configured so that the portion 31 of the magnetic excitation flux 30 resulting from the flow of the direct current in the armature winding 10 comprises a closed magnetic flux 31 passing around the winding portions 10b housed in the winding. notch 8 and flowing in both the teeth 9 of the stator 6, in the yoke 13 of the stator 6 and in the rotor 3. The portion 31 of the magnetic flux 30 therefore passes through the air gap.
5 Dans l'exemple considéré, le bobinage d'induit 10 est un bobinage en étoile. Il est à noter que la section des fils du bobinage d'induit 10 est plus grande que la section du bobinage d'induit 10 de l'exemple représenté à la figure 4 étant donné que dans l'exemple considéré à la figure 3, ledit bobinage d'induit 10 permet la circulation à la fois du courant électrique d'induit et du courant continu 10 pour la génération d'une partie 31 du flux magnétique d'excitation 30. Dans l'exemple considéré, la machine 1 comporte un onduleur, non représenté, relié électriquement au bobinage d'induit 10. L'onduleur comporte un bras pour l'injection du courant continu circulant dans le bobinage d'induit 10. En variante, pour l'injection du courant continu dans le bobinage d'induit 10, alors 15 que les phases sont couplées en étoile avec un point neutre, il est possible de commander le courant alternatif allant de l'onduleur vers le bobinage d'induit 10 en gérant ses alternances positives et négatives de sorte que celui-ci présente une valeur moyenne non nulle. Il est à noter que pour simplifier la lecture des figures 2 et 3, seuls 20 l'enroulement d'induit 11 enroulé autour de la dent 9 située entre les deux encoches 8 a été représenté même si, comme on peut le voir sur la figure 1, chaque dent 9 comporte un enroulement d'induit 11. On a représenté à la figure 5, un agencement particulier des aimants permanents 12. Les aimants permanents 12 sont logés dans des évidements 50 25 pratiqués dans les dents du stator 9.In the example considered, the armature winding 10 is a star winding. It should be noted that the section of the wires of the armature winding 10 is larger than the section of the armature winding 10 of the example shown in FIG. 4, since in the example considered in FIG. armature winding 10 allows the circulation of both the armature electric current and the direct current 10 for the generation of a portion 31 of the magnetic excitation flux 30. In the example considered, the machine 1 comprises an inverter , not shown, electrically connected to the armature winding 10. The inverter comprises an arm for the injection of the direct current flowing in the armature winding 10. Alternatively, for the injection of the direct current into the winding 10, while the phases are coupled star with a neutral point, it is possible to control the alternating current from the inverter to the armature winding 10 by managing its positive and negative halfwaves so that it has an average value n we are nil. It should be noted that to simplify the reading of FIGS. 2 and 3, only the armature winding 11 wound around the tooth 9 situated between the two notches 8 has been represented even though, as can be seen in FIG. 1, each tooth 9 comprises an armature winding 11. There is shown in FIG. 5 a particular arrangement of the permanent magnets 12. The permanent magnets 12 are housed in recesses 50 25 formed in the teeth of the stator 9.
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