FR3064131A1 - Rotor de machine electrique tournante muni de flasques d'equilibrage ameliores - Google Patents

Rotor de machine electrique tournante muni de flasques d'equilibrage ameliores Download PDF

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Abstract

L'invention porte principalement sur une machine électrique tournante comportant un rotor (12) monté sur un arbre (13), le rotor (12) comportant un corps (23) et des aimants logés au moins partiellement dans le corps (23), - le rotor (12) comportant deux flasques de maintien (27, 28) pour le maintien des aimants permanents dans le corps de rotor (23), les flasques de maintien (27, 28) étant fixés aux extrémités axiales du corps de rotor (23), caractérisée en ce que chaque flasque de maintien (27, 28) comporte au moins une portion détachable (37) pour réaliser un équilibrage du rotor.

Description

Titulaire(s) : VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR Société par actions simplifiée.
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Mandataire(s) : VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR Société par actions simplifiée.
(54) ROTOR DE MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE MUNI DE FLASQUES D'EQUILIBRAGE AMELIORES.
FR 3 064 131 - A1 (57) L'invention porte principalement sur une machine électrique tournante comportant un rotor (12) monté sur un arbre (13), le rotor (12) comportant un corps (23) et des aimants logés au moins partiellement dans le corps (23),
- le rotor (12) comportant deux flasques de maintien (27, 28) pour le maintien des aimants permanents dans le corps de rotor (23), les flasques de maintien (27, 28) étant fixés aux extrémités axiales du corps de rotor (23), caractérisée en ce que chaque flasque de maintien (27, 28) comporte au moins une portion détachable (37) pour réaliser un équilibrage du rotor.
Figure FR3064131A1_D0001
Figure FR3064131A1_D0002
ROTOR DE MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE MUNI DE FLASQUES D'ÉQUILIBRAGE AMÉLIORÉS
La présente invention porte sur un rotor de machine électrique tournante muni de flasques d'équilibrage améliorés.
De façon connue en soi, les machines électriques tournantes comportent un stator et un rotor solidaire d'un arbre. Le rotor pourra être solidaire d'un arbre menant et/ou mené et pourra appartenir à une machine électrique tournante sous la forme d'un alternateur, d'un moteur électrique, ou d'une machine réversible pouvant fonctionner dans les deux modes.
to Le stator est monté dans un carter configuré pour porter à rotation l'arbre sur des paliers par l'intermédiaire de roulements. Le rotor comporte un corps formé par un empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté.
Le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles minces formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue d'encoches ouvertes vers l'intérieur pour recevoir des enroulements de phase. Ces enroulements traversent les encoches du corps du stator et forment des chignons faisant saillie de part et d'autre du corps de stator. Les enroulements de phase sont obtenus par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliées entre elles par soudage. Ces enroulements sont des enroulements polyphasés connectés en étoile ou en triangle dont les sorties sont reliées à un onduleur fonctionnant également en pont redresseur.
Par ailleurs, le rotor peut comporter un corps formé par un paquet de tôles réalisé dans un matériau magnétique, notamment en acier, ainsi que des pôles formés par une pluralité d'aimants permanents logés dans des cavités du corps. En outre, deux flasques sont disposés aux extrémités axiales du corps afin d'assurer la retenue des aimants.
L'équilibrage est réalisé généralement par les flasques qui comportent localement des surépaisseurs. Or, l'usinage des surépaisseurs est une opération longue et complexe à réaliser. En outre, les surépaisseurs engendrent une augmentation de l'encombrement axial ainsi que du poids de la machine électrique.
La présente invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant une machine électrique tournante comportant un rotor monté sur un arbre, le rotor comportant un corps et des aimants permanents logés au moins partiellement dans le corps,
- le rotor comportant deux flasques de maintien pour le maintien des aimants permanents dans le corps de rotor, les flasques de maintien étant fixés aux extrémités axiales du corps de rotor, caractérisée en ce que chaque flasque de maintien comporte au moins une portion détachable pour réaliser un équilibrage du rotor.
L'invention permet ainsi de faciliter la réalisation de l'équilibrage du rotor en retirant dans les zones souhaitées les portions détachables prévues dans les flasques du rotor. En outre, une telle configuration de flasque présente un encombrement et un poids réduits.
Selon une réalisation, chaque flasque de maintien comporte au moins un évidement d'équilibrage dépourvu de portion détachable.
Selon une réalisation, la portion détachable est inscrite dans un évidement d'équilibrage.
Selon une réalisation, la portion détachable comporte une partie centrale et au moins un bras de liaison entre la partie centrale et un bord interne de l'évidement d'équilibrage.
Selon une réalisation, le bras de liaison comporte une portion amincie pour faciliter son détachement.
Selon une réalisation, chaque flasque de maintien comporte une pluralité de portions détachables réparties suivant au moins une circonférence coaxiale avec le rotor.
Selon une réalisation, les portions détachables sont réparties angulairement de manière régulière les unes par rapport aux autres.
Selon une réalisation, les portions détachables sont réparties suivant une pluralité de circonférences coaxiales.
Selon une réalisation, un pas angulaire entre deux portions détachables successives est différent d'une circonférence à l'autre. Cela permet d'adapter le positionnement des portions détachables pour éviter les zones de réception des aimants permanents.
Selon une réalisation, chaque flasque de maintien comporte des trous de fixation autorisant le passage d'organes de fixation.
Selon une réalisation, au moins un flasque de maintien comporte des io portions de réception des extrémités d'organes de maintien des aimants permanents.
Selon une réalisation, les flasques de maintien sont réalisés dans un matériau à base d'acier amagnétique.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une machine électrique tournante selon la présente invention;
La figure 2 est une vue en perspective du rotor selon la présente invention monté sur un arbre de la machine électrique tournante sans les flasques de maintien des aimants;
La figure 3 est une vue en perspective du rotor selon la présente invention monté sur un arbre de la machine électrique tournante avec les flasques de maintien des aimants;
Les figures 4a et 4b sont des vues en perspective respectivement de la face avant et de la face arrière d'un flasque de maintien selon la présente invention;
La figure 5 est une vue détaillée d'une portion détachable d'un flasque de maintien selon la présente invention.
Les éléments identiques, similaires, ou analogues, conservent la même référence d’une figure à l’autre.
Dans la suite de la description, on entend par élément avant, un élément situé du côté du pignon porté par l'arbre de la machine et par élément arrière un élément situé du côté opposé.
La figure 1 montre une machine électrique tournante 10 comportant un stator 11 polyphasé entourant un rotor 12 monté sur un arbre 13 d'axe X. Le stator 11 entoure le rotor 12 avec présence d’un entrefer entre la périphérie interne du stator 11 et la périphérie externe du rotor 12. Le stator 11 est monté dans îo un carter 14 muni d'un palier avant 17 et d'un palier arrière 18 portant à rotation l'arbre 13. A cet effet, des roulements 15 sont intercalés entre l'arbre et les paliers 17, 18.
Cette machine électrique 10 pourra être accouplée, via un pignon 16, à une boîte de vitesses appartenant à une chaîne de traction de véhicule automobile. Afin d'assurer une liaison en rotation entre l'arbre 13 et le pignon 16, un montage à cannelures 22 de forme complémentaire pourra intervenir entre ces deux éléments, tel que montré sur les figures 2 et 3.
La machine 10 est apte à fonctionner dans un mode alternateur pour fournir notamment de l’énergie à la batterie et au réseau de bord du véhicule, et dans un mode moteur, non seulement pour assurer le démarrage du moteur thermique du véhicule, mais également pour participer à la traction du véhicule seule ou en combinaison avec le moteur thermique. La puissance de la machine 10 pourra être comprise entre 15kW et 50kW.
Plus précisément, le stator 11 comporte un corps 19 constitué par un paquet de tôles ainsi qu’un bobinage 20. Le corps 19 est formé par un empilement de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté. Ce corps 19 est muni de dents délimitant deux à deux des encoches pour le montage du bobinage 20.
Le bobinage 20 comporte un ensemble d'enroulements de phase traversant les encoches et formant des chignons s'étendant en saillie de part et d'autre du corps de stator 19. Les enroulements de phase sont obtenus ici à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliés entre eux par exemple par soudage. Ces enroulements sont par exemple des enroulements triphasés connectés en étoile ou en triangle. Les sorties des enroulements de phase sont reliées à un onduleur pouvant fonctionner également si besoin en pont redresseur.
Par ailleurs, comme cela est illustré sur la figure 2, le rotor 12 comporte un corps 23 formé par un paquet de tôles réalisé dans un matériau magnétique, notamment en acier, ainsi qu'une pluralité d'aimants permanents 24 logés dans des cavités 25 du corps 23. Deux flasques 27, 28, réalisés îo avantageusement en acier amagnétique, sont fixés chacun sur une extrémité axiale du corps de rotor 23, tel que cela est montré sur la figure 3.
De préférence, les tôles 30 du paquet de tôles empilées axialement pourront être collées entre elles afin de faciliter la manipulation du paquet lors du transport avant montage final avec les flasques 27, 28 et l'arbre 13.
Les aimants permanents 24 pourront être implantés à l'intérieur des cavités suivant une configuration en V (cf. figure 2) ou être implantés radialement à l'intérieur du paquet de tôles 23, les faces latérales en vis-à-vis de deux aimants 24 consécutifs étant de même polarité. Le rotor 12 est alors du type à concentration de flux. Alternativement, les aimants permanents 24 s'étendent ortho-radialement à l'intérieur des cavités 25 du corps 23. Les aimants 24 pourront être en terre rare ou en ferrite selon les applications et la puissance recherchée de la machine 10.
Le corps de rotor 23 et les flasques 27, 28 comportent chacun une ouverture centrale 31 pour le passage de l'arbre 13. Cet arbre 13 comporte un tronçon emmanché dans l'ouverture 31 afin de lier en rotation le corps de rotor 23 à l'arbre 13.
En outre, comme cela est visible sur la figure 3, les flasques 27, 28 et le corps de rotor 23 comportent des trous de fixation 34, 34' traversants autorisant le passage d'organes de fixation 35 correspondants. Les trous de fixation 34' du corps de rotor 23 sont situés en coïncidence avec les trous de fixation 34 des flasques 27, 28 correspondants.
Chaque organe de fixation 35 traverse axialement à la fois les flasques 27, 28 ainsi que le corps 23 pour maintenir ensemble les flasques 27, 28 et les tôles 30 du corps 23.
De préférence, les organes de fixation 35 sont des rivets. Les rivets 35 prennent la forme d'une tige allongée munie d'une tête à une de ses extrémités. L'autre extrémité de la tige pourra être écrasée par exemple par bouterollage après avoir été enfilée à travers l'ensemble flasques 27, 28 et corps de rotor 23. En variante, l'extrémité libre est filetée et l'ensemble flasques 27, 28 et corps de rotor 23 est maintenu au moyen d'un écrou vissé îo sur l'extrémité filetée. Les organes de fixation 35 sont réalisés dans un matériau magnétique ou dans un matériau amagnétique.
En variante, seules les tôles 30 du corps de rotor 23 sont assemblées au moyen des rivets 35. Les flasques 27, 28 sont alors rapportés et fixés chacun à une extrémité du corps de rotor 23 à l'aide de vis ou de rivets supplémentaires par exemple.
Par ailleurs, chaque flasque 27, 28 comporte une pluralité de portions détachables 37 réalisées à l'avance dont certaines seront poinçonnées afin de retirer de la matière en fonction des besoins d'équilibrage.
Comme cela est illustré sur la figure 5, une portion détachable 37 est inscrite dans un évidement d'équilibrage 38. A cet effet, la portion détachable 37 comporte une partie centrale 371 pleine et deux bras de liaison 372 entre la partie centrale 371 et un bord interne de l'évidement d'équilibrage 38. Chaque bras de liaison 372 comporte une portion amincie par rapport à la partie centrale 371 et/ou au flasque 27, 28 pour faciliter son détachement.
Deux bras de liaison 372 adjacents sont ainsi séparés par un trou allongé circonférentiellement traversant le flasque de maintien 27, 28 correspondant. En variante, chaque portion détachable 37 comporte plus de deux bras de liaison 372 ou un seul bras de liaison 372.
La pluralité de portions détachables 37 est disposée suivant au moins une même circonférence coaxiale avec le rotor 12. En l'occurrence, les portions détachables 37 sont réparties selon deux circonférences C1, C2 coaxiales, tel que montré sur les figures 3, 4a, et 4b. Suivant chaque circonférence C1,
C2, les portions détachables 37 sont réparties angulairement de manière régulière les unes par rapport aux autres. Un pas angulaire entre deux portions détachables 37 successives est de préférence différent d'une circonférence C1, C2 à l'autre. Cela permet d'adapter le positionnement des portions détachables 37 pour éviter les zones de réception des aimants permanents 24.
Une fois l'équilibrage du rotor 12 réalisé, on distingue des portions détachables 37 intactes dont la partie centrale 371 est présente à l'intérieur de l'évidement 38 correspondant et des portions détachables 37 îo poinçonnées dont la partie centrale 371 est retirée de l'évidement 38 correspondant. Autrement dit, une fois l'équilibrage réalisé, chaque flasque de maintien 27, 28 comporte au moins un évidement d'équilibrage 38 dépourvu de portion détachable 37. Dans l'exemple représenté en figure 3, le rotor 12 comporte trois portions détachables poinçonnées dans la zone Z1.
Les portions détachables 37 poinçonnées d'un flasque 27, 28 pourront être diamétralement opposées par rapport aux portions détachables 37 poinçonnées de l'autre flasque 27, 28.
Les flasques 27, 28 comportent également de préférence un moyen d'indexage 40 pour être indexé angulairement par rapport au corps 23 de rotor 23. Lorsque le flasque 27, 28 et le corps 23 sont indexés angulairement l'un par rapport à l'autre, les portions détachables 37 sont décalées axialement par rapport aux cavités 25 de réception des aimants 24. Cela permet d'éviter d'endommager les aimants permanents 24 lors du retrait des portions détachables 37.
Le moyen d'indexage 40 est de préférence constitué par les trous de fixation 34 autorisant le passage des rivets 35 pour la fixation des flasques 27, 28 sur le corps de rotor 23, tel que cela est illustré par la figure 3. En effet, lorsque les trous de fixation 34, 34' sont traversés par les organes de fixation 35 correspondants, on garantit un positionnement angulaire correct des flasques
27 , 28 évitant une interférence entre les portions détachables 37 et les aimants permanents 24.
Comme cela est visible sur la figure 4b, le flasque avant 27 pourra également comporter des portions de réception 41 des ressorts de maintien des aimants permanents 24. Ces portions de réception 41 de forme creuse présentent sur leur bord un renfoncement suivant la circonférence externe d'une portion détachable 37 correspondante.
Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.
En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de îo réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS
    1. Machine électrique tournante (10) comportant un rotor (12) monté sur un arbre (13), le rotor (12) comportant un corps (23) et des aimants permanents (24) logés au moins partiellement dans le corps (23),
    - le rotor (12) comportant deux flasques de maintien (27, 28) pour le maintien des aimants permanents (24) dans le corps de rotor (23), les flasques de maintien (27, 28) étant fixés aux extrémités axiales du corps de rotor (23), caractérisée en ce que chaque flasque de maintien (27, 28) comporte au moins une portion détachable (37) pour réaliser un équilibrage du rotor.
  2. 2. Machine électrique tournante selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque flasque de maintien (27, 28) comporte au moins un évidement d'équilibrage (38) dépourvu de portion détachable (37).
  3. 3. Machine électrique tournante selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la portion détachable (37) est inscrite dans un évidement d'équilibrage (38).
  4. 4. Machine électrique tournante selon la revendication 3, caractérisée en ce que la portion détachable (37) comporte une partie centrale (371) et au moins un bras de liaison (372) entre la partie centrale (371) et un bord interne de l'évidement d'équilibrage (38).
  5. 5. Machine électrique tournante selon la revendication 4, caractérisée en ce que le bras de liaison (372) comporte une portion amincie pour faciliter son détachement.
  6. 6. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que chaque flasque de maintien (27, 28) comporte une pluralité de portions détachables (37) réparties suivant au moins une circonférence (C1, C2) coaxiale avec le rotor (12).
  7. 7. Machine électrique tournante selon la revendication 6, caractérisée en ce que les portions détachables (37) sont réparties angulairement de manière régulière les unes par rapport aux autres.
  8. 8. Machine électrique tournante selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que les portions détachables (37) sont réparties suivant une pluralité de circonférences (C1, C2) coaxiales.
  9. 9. Machine électrique tournante selon la revendication 8, caractérisée 5 en ce qu'un pas angulaire entre deux portions détachables (37) successives est différent d'une circonférence (C1, C2) à l'autre.
  10. 10. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que chaque flasque de maintien (27, 28) comporte des trous de fixation (34) autorisant le passage d'organes de îo fixation (35).
  11. 11. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'au moins un flasque de maintien (27, 28) comporte des portions de réception (41) des extrémités d'organes de maintien des aimants permanents (24).
  12. 15 12. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les flasques de maintien (27, 28) sont réalisés dans un matériau à base d'acier amagnétique.
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