FR3058279A1 - ROTATING ELECTRIC MACHINE, ESPECIALLY FOR A MOTOR VEHICLE, COMPRISING A CLUTCH ROTOR - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, comportant : un stator ; un rotor (100) en rotation à l'intérieur du stator comportant une pluralité de griffes polaires (10, 20) ; au moins un aimant permanent (30) logé entre deux griffes polaires adjacentes (10, 20) ; ladite machine étant caractérisée en ce que ledit au moins un aimant permanent (30) présente une forme de polyèdre comportant au moins quatre faces rectangles et au moins une face comportant deux bords consécutifs formant un angle obtus.The present invention relates to a rotary electrical machine, in particular for a motor vehicle, comprising: a stator; a rotor (100) rotating within the stator having a plurality of pole claws (10, 20); at least one permanent magnet (30) housed between two adjacent polar claws (10, 20); said machine being characterized in that said at least one permanent magnet (30) has a shape of polyhedron having at least four rectangular faces and at least one face having two consecutive edges forming an obtuse angle.
Description
Titulaire(s) : VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR Société par actions simplifiée.Holder (s): VALEO ELECTRIC EQUIPEMENTS MOTOR Simplified joint-stock company.
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MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE, NOTAMMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE, COMPORTANT UN ROTOR A GRIFFES.ROTATING ELECTRIC MACHINE, ESPECIALLY FOR A MOTOR VEHICLE, COMPRISING A CLAW ROTOR.
FR 3 058 279 - A1FR 3 058 279 - A1
La présente invention concerne une machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, comportant: un stator; un rotor (100) en rotation à l'intérieur du stator comportant une pluralité de griffes polaires (10, 20); au moins un aimant permanent (30) logé entre deux griffes polaires adjacentes (10, 20) ; ladite machine étant caractérisée en ce que ledit au moins un aimant permanent (30) présente une forme de polyèdre comportant au moins quatre faces rectangles et au moins une face comportant deux bords consécutifs formant un angle obtus.The present invention relates to a rotary electrical machine, in particular for a motor vehicle, comprising: a stator; a rotor (100) rotating inside the stator having a plurality of pole claws (10, 20); at least one permanent magnet (30) housed between two adjacent pole claws (10, 20); said machine being characterized in that said at least one permanent magnet (30) has a polyhedron shape comprising at least four rectangular faces and at least one face comprising two consecutive edges forming an obtuse angle.
ιι
MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE, NOTAMMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE, COMPORTANT UNROTATING ELECTRIC MACHINE, ESPECIALLY FOR A MOTOR VEHICLE, COMPRISING A
ROTOR A GRIFFESCLAW ROTOR
La présente invention concerne une machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, comportant un rotor à griffes et au moins un élément magnétique agencé entre deux griffes adjacentes.The present invention relates to a rotary electrical machine, in particular for a motor vehicle, comprising a claw rotor and at least one magnetic element arranged between two adjacent claws.
La présente invention trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine des alternateurs ou des alterno-démarreurs de véhicule automobile.The present invention finds a particularly interesting application in the field of alternators or alternator-starters of a motor vehicle.
Les machines électriques tournantes, et plus particulièrement les alternateurs de véhicule automobile, comportent un stator et un rotor présentant plusieurs pôles montés sur un arbre de rotation. Le rotor comporte un enroulement d’excitation qui est constitué d’une bobine placée entre deux roues polaires pourvues chacune d’une pluralité de griffes formant les pôles. Chacune des griffes d’une première roue polaire s’étend axialement en direction de la deuxième roue polaire et dans un espace existant entre deux griffes consécutives de la deuxième roue polaire. Les deux roues polaires forment entre elles, au niveau des griffes, des espaces interpolaires.Rotating electrical machines, and more particularly motor vehicle alternators, comprise a stator and a rotor having several poles mounted on a rotation shaft. The rotor has an excitation winding which consists of a coil placed between two pole wheels each provided with a plurality of claws forming the poles. Each of the claws of a first polar wheel extends axially in the direction of the second polar wheel and in a space existing between two consecutive claws of the second polar wheel. The two pole wheels form between them, at the claws, interpolar spaces.
De manière à optimiser le rendement d’une telle machine électrique tournante, il est connu de positionner des éléments magnétiques, tels que des aimants permanents, entre deux griffes adjacentes notamment pour réduire les fuites de flux magnétiques au niveau des espaces interpolaires et optimiser le rendement d’une telle machine tournante. La figure 1 représente de manière schématique deux griffes adjacentes 1, 2 entre lesquelles est positionné un aimant permanent 3.In order to optimize the efficiency of such a rotating electric machine, it is known to position magnetic elements, such as permanent magnets, between two adjacent claws, in particular to reduce the leakage of magnetic flux at the interpolar spaces and optimize the efficiency. of such a rotating machine. FIG. 1 schematically represents two adjacent claws 1, 2 between which a permanent magnet 3 is positioned.
Toutefois, malgré l’utilisation d’aimants permanents dans les espaces interpolaires, la demanderesse a noté qu’il existait des zones où les fuites magnétiques étaient encore importantes, notamment à la base des griffes polaires.However, despite the use of permanent magnets in the interpolar spaces, the applicant noted that there were areas where magnetic leakage was still significant, in particular at the base of the polar claws.
Dans ce contexte, l’invention vise à remédier aux inconvénients précités et à fournir une machine électrique tournante optimisée présentant une architecture de rotor à griffes capable de renforcer le flux magnétique de la machine électrique tournante et de diminuer les fuites magnétiques à la base des griffes sans toutefois perturber le flux magnétique aux extrémités des griffes.In this context, the invention aims to remedy the aforementioned drawbacks and to provide an optimized rotary electrical machine having a claw rotor architecture capable of reinforcing the magnetic flux of the rotary electrical machine and of reducing the magnetic leaks at the base of the claws without, however, disturbing the magnetic flux at the ends of the claws.
A cette fin, l’invention propose une machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, comportant :To this end, the invention proposes a rotary electrical machine, in particular for a motor vehicle, comprising:
- un stator ;- a stator;
- un rotor en rotation à l’intérieur du stator comportant une pluralité de griffes polaires ;- a rotating rotor inside the stator comprising a plurality of pole claws;
- au moins un aimant permanent logé entre deux griffes polaires adjacentes ;- at least one permanent magnet housed between two adjacent pole claws;
ladite machine étant caractérisée en ce que ledit au moins un aimant permanent présente une forme de polyèdre comportant au moins quatre faces rectangles et au moins une face comportant deux bords consécutifs formant un angle obtus.said machine being characterized in that said at least one permanent magnet has a polyhedron shape comprising at least four rectangular faces and at least one face comprising two consecutive edges forming an obtuse angle.
Ainsi, grâce à l’invention et à la forme particulière des aimants permanents, il est possible de couvrir davantage l’espace interpolaire entre deux griffes adjacentes. En effet, la forme particulière des aimants permanents permet de maximiser le recouvrement de l’espace interpolaire en proposant un aimant permanent s’étendant de la pointe à la base de des griffes. Un tel aimant permanent permet donc de minimiser davantage les fuites magnétiques présentes à la base des griffes et d’obtenir une machine électrique tournante avec un rendement optimisé par rapport aux machines électriques tournantes de l’état de la technique.Thus, thanks to the invention and the particular shape of the permanent magnets, it is possible to cover more of the interpolar space between two adjacent claws. Indeed, the particular shape of the permanent magnets makes it possible to maximize the overlap of the interpolar space by proposing a permanent magnet extending from the tip to the base of the claws. Such a permanent magnet therefore makes it possible to further minimize the magnetic leaks present at the base of the claws and to obtain a rotating electrical machine with an optimized efficiency compared to the rotating electrical machines of the prior art.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, la machine électrique tournante selon l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :In addition to the characteristics which have just been mentioned in the preceding paragraph, the rotary electric machine according to the invention may have one or more complementary characteristics among the following, considered individually or according to all the technically possible combinations:
- ledit au moins un aimant permanent comporte une face supérieure, disposée en regard du stator, qui comporte deux bords adjacents formant un angle obtus ;- Said at least one permanent magnet has an upper face, disposed opposite the stator, which has two adjacent edges forming an obtuse angle;
- ledit au moins un aimant permanent comporte une face supérieure, disposée en regard du stator, qui comporte deux bords adjacents formant un angle aigu ;- Said at least one permanent magnet has an upper face, disposed opposite the stator, which has two adjacent edges forming an acute angle;
- ledit au moins un aimant permanent comporte une face inférieure, opposée à la face supérieure, qui comporte deux bords adjacents formant un angle aigu ;- Said at least one permanent magnet has a lower face, opposite the upper face, which has two adjacent edges forming an acute angle;
- ledit au moins un aimant permanent comporte une face inférieure, opposée à la face supérieure, qui comporte deux bords adjacents formant un angle obtus ;- Said at least one permanent magnet has a lower face, opposite the upper face, which has two adjacent edges forming an obtuse angle;
- l’angle aigu est compris entre 40° et 75° ;- the acute angle is between 40 ° and 75 °;
- l’angle aigu est égal à 45° ;- the acute angle is equal to 45 °;
- l’angle obtus est compris entre 105° et 140° ;- the obtuse angle is between 105 ° and 140 °;
- l’angle obtus est égal à 135° ;- the obtuse angle is 135 °;
- ledit au moins un aimant permanent de forme parallélépipédique comporte une pluralité d’arrêtés dont deux arrêtes sont chanfreinées ;- Said at least one permanent magnet of parallelepiped shape has a plurality of stops, two edges of which are chamfered;
- les deux arrêtes chanfreinées sont positionnées perpendiculairement à la face supérieure au niveau d’un angle aigu ;- the two chamfered edges are positioned perpendicular to the upper face at an acute angle;
- ledit au moins un aimant permanent présente une aimantation dont le flux magnétique est orienté perpendiculairement au bord le plus long de la face supérieure ;- Said at least one permanent magnet has a magnetization whose magnetic flux is oriented perpendicular to the longest edge of the upper face;
- ledit au moins un aimant permanent présente une aimantation dont le flux magnétique est orienté selon un angle aigu par rapport au bord le plus long de la face supérieure.- Said at least one permanent magnet has a magnetization whose magnetic flux is oriented at an acute angle relative to the longest edge of the upper face.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture 25 de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.The invention and its different applications will be better understood on reading the description which follows and on examining the figures which accompany it.
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.The figures are presented for information and in no way limit the invention.
La figure 1, déjà décrite, est un schéma illustrant en vue de dessus deux griffes adjacentes comportant un aimant permanent pour la réduction des fuites magnétiques selon l’état de la technique.FIG. 1, already described, is a diagram illustrating a top view of two adjacent claws comprising a permanent magnet for the reduction of magnetic leaks according to the state of the art.
La figure 2, est un schéma illustrant en vue de dessus deux griffes adjacentes comportant un aimant permanent pour la réduction des fuites magnétiques selon un premier exemple de réalisation de l’invention.FIG. 2 is a diagram illustrating a top view of two adjacent claws comprising a permanent magnet for the reduction of magnetic leaks according to a first embodiment of the invention.
Les figures 3 et 4 illustrent, selon une vue en perspective, le premier exemple de réalisation d’un aimant permanent d’une machine électrique tournante selon l’invention.Figures 3 and 4 illustrate, in a perspective view, the first embodiment of a permanent magnet of a rotary electric machine according to the invention.
La figure 5 illustre, selon une vue en perspective tronquée, une griffe d’un rotor de machine électrique tournante selon l’invention.FIG. 5 illustrates, in a truncated perspective view, a claw of a rotor of a rotary electric machine according to the invention.
La figure 6 illustre selon une vue en perspective un deuxième exemple de réalisation d’un aimant permanent d’une machine électrique tournante selon l’invention.Figure 6 illustrates in a perspective view a second embodiment of a permanent magnet of a rotary electrical machine according to the invention.
La figure 2 illustre de manière schématique en vus de dessus, deux griffes adjacentes d’un rotor à griffes 100 d’une machine électrique tournante selon l’invention, de type alternateur de véhicule automobile.FIG. 2 schematically illustrates in top view, two adjacent claws of a claw rotor 100 of a rotary electric machine according to the invention, of the alternator type of a motor vehicle.
Classiquement, le rotor à griffes 100 comportent plusieurs pôles montés sur un arbre de rotation. Le rotor comporte un enroulement d’excitation (non représenté) qui est constitué d’une seule bobine placée entre deux roues polaires pourvues chacune d’une pluralité de griffes formant les pôles. La figure 2 illustre uniquement deux griffes adjacentes 10, 20, chacune des griffes 10, 20 appartenant à une roue polaire différente. Le rotor 100 comporte également un aimant permanent 30 positionné dans l’espace interpolaire 15 formé par l’espace entre deux griffes adjacentes 10, 20 du rotor 100.Conventionally, the claw rotor 100 has several poles mounted on a rotation shaft. The rotor has an excitation winding (not shown) which consists of a single coil placed between two pole wheels each provided with a plurality of claws forming the poles. FIG. 2 illustrates only two adjacent claws 10, 20, each of the claws 10, 20 belonging to a different pole wheel. The rotor 100 also includes a permanent magnet 30 positioned in the interpolar space 15 formed by the space between two adjacent claws 10, 20 of the rotor 100.
La figure 3 illustre schématiquement selon une vue en perspective un premier exemple de réalisation d’un aimant permanent 30 selon l’invention. L’aimant permanent 30 est représenté sensiblement en vue de dessus avec la face supérieure 31, i.e. la face en regard avec le stator de la machine électrique tournante, visible.FIG. 3 schematically illustrates in a perspective view a first embodiment of a permanent magnet 30 according to the invention. The permanent magnet 30 is shown substantially in top view with the upper face 31, i.e. the face opposite with the stator of the rotating electric machine, visible.
L’aimant permanent 30 présente une forme de polyèdre comportant quatre faces rectangles et deux faces formant comportant chacune deux bords adjacents formant un angle obtus β.. L’aimant permanent 30 selon l’invention présente une face supérieure 31 et une face inférieure 36 non rectangles, deux faces latérales 32, 33 formant un rectangle et une face frontale 34 et une face arrière 35 formant également un rectangle. Ainsi, l’aimant permanent 30 selon l’invention présente uniquement quatre faces rectangles contrairement aux aimants permanents de l’état de la technique qui présentent six faces rectangulaires.The permanent magnet 30 has a polyhedron shape comprising four rectangular faces and two forming faces each comprising two adjacent edges forming an obtuse angle β. The permanent magnet 30 according to the invention has an upper face 31 and a lower face 36 not rectangles, two lateral faces 32, 33 forming a rectangle and a front face 34 and a rear face 35 also forming a rectangle. Thus, the permanent magnet 30 according to the invention has only four rectangular faces, unlike the permanent magnets of the state of the art which have six rectangular faces.
La face supérieure 31 de l’aimant permanent 30 est destinée à être positionnée en regard avec le stator alors que la face inférieure 36 est destinée à être positionnée en regard de l’enroulement d’excitation.The upper face 31 of the permanent magnet 30 is intended to be positioned opposite the stator while the lower face 36 is intended to be positioned opposite the excitation winding.
Les faces latérales 32, 33 sont destinées à venir en contact avec les parois latérales 12, 13 de deux griffes adjacentes 10, 20 comme représenté à la figureThe side faces 32, 33 are intended to come into contact with the side walls 12, 13 of two adjacent claws 10, 20 as shown in the figure
2.2.
La face supérieure 31 et la face inférieure 36 forment chacune un parallélogramme présentant un angle aigu a formé par deux bords adjacents de la face et un angle obtus β formé par deux bords adjacents de la face.The upper face 31 and the lower face 36 each form a parallelogram having an acute angle a formed by two adjacent edges of the face and an obtuse angle β formed by two adjacent edges of the face.
L’angle aigu a est compris entre 40° et 75, et préférentiellement égal à 45°.The acute angle a is between 40 ° and 75, and preferably equal to 45 °.
L’angle obtus β est compris entre 105° et 140°, et préférentiellement égal à 135°.The obtuse angle β is between 105 ° and 140 °, and preferably equal to 135 °.
La figure 4 montre l’aimant de la figure 3 avec représentation de son aimantation. L’aimant permanent 30 présente une aimantation dont le flux magnétique N-S est orienté selon un angle aigu par rapport aux bords longitudinaux de la face supérieure 31. Avantageusement, le flux magnétique N-S est orienté parallèlement aux bords transversaux de la face supérieure 31 comme représenté à la figure 4.Figure 4 shows the magnet of Figure 3 with a representation of its magnetization. The permanent magnet 30 has a magnetization whose magnetic flux NS is oriented at an acute angle relative to the longitudinal edges of the upper face 31. Advantageously, the magnetic flux NS is oriented parallel to the transverse edges of the upper face 31 as shown in Figure 4.
Ceci permet avantageusement d’augmenter la surface d’aimantation pour une section matière identique.This advantageously makes it possible to increase the magnetization surface for an identical material section.
La figure 5 illustre plus particulièrement un exemple de réalisation d’une griffe 10, 20 du rotor de machine tournante selon l’invention. La griffe 10, 20 est représentée selon une vue en perspective tronquée selon le plan de coupe P1 illustré à la figure 2. La griffe 10, 20 présente une face supérieure 11 destinée à être positionnée en regard du stator, deux faces latérales 12 et 13 et une face inférieure 14 destinée à être positionnée en regard de l’enroulement d’excitation. Chaque face latérale 12, 13 comporte un logement 16, formé par un alésage, par exemple par rainurage, adapté pour recevoir un aimant permanent 30.FIG. 5 more particularly illustrates an embodiment of a claw 10, 20 of the rotor of a rotary machine according to the invention. The claw 10, 20 is shown in a truncated perspective view along the section plane P1 illustrated in FIG. 2. The claw 10, 20 has an upper face 11 intended to be positioned opposite the stator, two lateral faces 12 and 13 and a lower face 14 intended to be positioned opposite the excitation winding. Each lateral face 12, 13 comprises a housing 16, formed by a bore, for example by grooving, adapted to receive a permanent magnet 30.
Classiquement, les aimants permanents 30 sont positionnés dans les espaces interpolaires et maintenu en position par insertion partielle des aimants permanents 30 dans les logements 16 de deux griffes adjacentes 10, 20.Conventionally, the permanent magnets 30 are positioned in the interpolar spaces and held in position by partial insertion of the permanent magnets 30 into the housings 16 of two adjacent claws 10, 20.
Selon un deuxième exemple de réalisation illustré à la figure 6, l’aimant permanent 50 comporte au moins deux arrêtes chanfreinées 37. Les chanfreins sont réalisés sur les arrêtes qui sont perpendiculaires à la face supérieure 31 et notamment au niveau des angles aigus de la face supérieure 31.According to a second embodiment illustrated in FIG. 6, the permanent magnet 50 comprises at least two chamfered edges 37. The chamfers are produced on the edges which are perpendicular to the upper face 31 and in particular at the acute angles of the face upper 31.
Selon ce deuxième exemple de réalisation, l’aimant permanent 50 présente une aimantation dont le flux magnétique N S (pour Nord Sud) est orienté perpendiculairement aux bords longitudinaux de la face supérieure 31.According to this second embodiment, the permanent magnet 50 has a magnetization whose magnetic flux N S (for North South) is oriented perpendicular to the longitudinal edges of the upper face 31.
La réalisation d’arrêtés chanfreinées 37 permet notamment de favoriser l’insertion de l’aimant permanent et d’éviter la détérioration de l’aimant permanent notamment au niveau des arrêtes des angles aigus lors des opérations de manutention.The achievement of chamfered stops 37 allows in particular to promote the insertion of the permanent magnet and to avoid deterioration of the permanent magnet especially at the edges of the acute angles during handling operations.
Les aimants permanents 30, 50 sont réalisés préférentiellement par une opération de découpage dans un barreau d’aimant massif. Toutefois, il est également possible de réaliser indépendamment chaque aimant permanent par moulage.The permanent magnets 30, 50 are preferably produced by a cutting operation in a solid magnet bar. However, it is also possible to independently produce each permanent magnet by molding.
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