FR3072222A1 - ROTOR FOR ENGINE OR ELECTROMAGNETIC GENERATOR WITH REDUCED RIGIDITY - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un rotor d'un moteur ou d'une génératrice électromagnétique présentant au moins un support discoïdal (6, 6a) logeant une pluralité d'aimants (3), caractérisé en ce que ledit au moins un support discoïdal (6, 6a) comporte des branches (6a) délimitant entre elles des logements recevant chacun un ou plusieurs aimants (3), le support discoïdal (6, 6a) présentant au moins une zone d'enlèvement de matière (7, 7a) contribuant à une diminution d'une rigidité radiale du support discoïdal (6, 6a), une frette (5) entourant une extrémité libre de chaque branche (6a), la frette (5) reprenant des efforts principalement dus aux effets centrifuges.The present invention relates to a rotor of an electromagnetic motor or generator having at least one discoidal support (6, 6a) housing a plurality of magnets (3), characterized in that said at least one discoidal support (6, 6a) comprises branches (6a) delimiting between them housing each receiving one or more magnets (3), the disc support (6, 6a) having at least one material removal zone (7, 7a) contributing to a decrease a radial stiffness of the disc support (6, 6a), a hoop (5) surrounding a free end of each branch (6a), the hoop (5) taking efforts mainly due to centrifugal effects.
Description
« Rotor pour moteur ou génératrice électromagnétique à rigidité diminuée»"Rotor for electromagnetic motor or generator with reduced rigidity"
La présente invention concerne un rotor pour moteur ou génératrice électromagnétique à flux axial à rigidité diminuée d’un support discoïdal logeant des aimants. L’invention concerne aussi un moteur ou une génératrice électromagnétique équipé d’un tel rotor.The present invention relates to a rotor for an electromagnetic axial flow motor or generator with reduced rigidity of a disc-shaped support housing magnets. The invention also relates to an electromagnetic motor or generator equipped with such a rotor.
La présente invention trouve une application avantageuse mais non limitative pour un moteur électromagnétique délivrant une forte puissance avec une vitesse de rotation du rotor élevée, ce qui est obtenu par les caractéristiques spécifiques du rotor selon la présente invention. Un tel moteur peut être utilisé, par exemple, comme moteur électromagnétique dans un véhicule automobile totalement électrique ou hybride.The present invention finds an advantageous but non-limiting application for an electromagnetic motor delivering a high power with a high rotational speed of the rotor, which is obtained by the specific characteristics of the rotor according to the present invention. Such a motor can be used, for example, as an electromagnetic motor in a fully electric or hybrid motor vehicle.
Avantageusement mais non limitativement, le moteur ou la génératrice électromagnétique peut comprendre au moins un rotor encadré par deux stators, ces éléments pouvant se superposer les uns par rapport aux autres en étant séparés par au moins un entrefer sur un même arbre.Advantageously but not limited to, the electromagnetic motor or generator can comprise at least one rotor framed by two stators, these elements being able to be superposed relative to each other by being separated by at least one air gap on the same shaft.
Dans des applications à haute vitesse, il est nécessaire d’avoir une très bonne tenue mécanique de la partie tournante, c’est-à-dire le rotor, afin d’améliorer la fiabilité du système.In high speed applications, it is necessary to have very good mechanical strength of the rotating part, that is to say the rotor, in order to improve the reliability of the system.
Pour une machine électromagnétique à flux axial, le rotor comporte un corps sous forme d'un support discoïdal pour des aimants présentant deux faces circulaires reliées par une épaisseur, le disque étant délimité entre une couronne externe formée par une frette et une périphérie interne délimitant un évidement pour un arbre de rotation.For an electromagnetic axial flow machine, the rotor comprises a body in the form of a discoidal support for magnets having two circular faces connected by a thickness, the disc being delimited between an external crown formed by a hoop and an internal periphery delimiting a recess for a rotation shaft.
Les aimants sont chacun maintenus dans le support discoïdal par des moyens de maintien, un intervalle étant laissé entre les aimants.The magnets are each held in the disc support by holding means, an interval being left between the magnets.
Un rotor doit tourner à des vitesses de rotation élevées. Le principal désavantage d’un moteur à forte vitesse de rotation réside dans la probabilité élevée de détachement de l’aimant ou des aimants du rotor ainsi que de casse au moins partielle du rotor. Le rotor d’un tel moteur doit donc être apte à supporter des vitesses de rotation élevées.A rotor must rotate at high rotational speeds. The main disadvantage of a high speed motor is the high probability of detachment of the magnet or magnets from the rotor as well as of at least partial breakage of the rotor. The rotor of such an engine must therefore be able to withstand high rotational speeds.
L’état de la technique pousse l’homme du métier à rigidifier le support discoïdal de l’aimant ou des aimants pour combattre la force centrifuge. Ceci requiert un matériau spécifique pour le support discoïdal et d’augmenter son encombrement en l’épaississant afin que le support discoïdal soit plus rigide.The state of the art pushes the skilled person to stiffen the disc support of the magnet or magnets to combat centrifugal force. This requires a specific material for the disc support and to increase its size by thickening it so that the disc support is more rigid.
Ceci n'a pas donné entière satisfaction car le moteur ou la génératrice ainsi doté d’un support discoïdal a un poids plus élevé de même qu’un prix de fabrication augmenté.This was not entirely satisfactory because the engine or generator thus endowed with a discoidal support has a heavier weight as well as an increased manufacturing price.
Le problème à la base de la présente invention est de concevoir un support discoïdal pour le support de plusieurs aimants permanents dans un rotor muni d’une frette pour une machine électromagnétique à flux axial qui puisse maintenir les aimants permanents que la machine supporte de manière efficace en évitant aux aimants de se détacher du rotor tout en compensant la force centrifuge de manière efficace afin que le rotor puisse tourner à des vitesses très élevées.The problem underlying the present invention is to design a discoidal support for the support of several permanent magnets in a rotor provided with a hoop for an electromagnetic machine with axial flux which can hold the permanent magnets that the machine effectively supports by preventing the magnets from detaching from the rotor while effectively compensating for centrifugal force so that the rotor can rotate at very high speeds.
A cet effet la présente invention concerne un rotor d’un moteur ou d’une génératrice électromagnétique présentant au moins un support discoïdal logeant une pluralité d’aimants, caractérisé en ce que ledit au moins un support discoïdal comporte des branches délimitant entre elles des logements recevant chacun un ou plusieurs aimants, le support discoïdal présentant au moins une zone d’enlèvement de matière contribuant à une diminution de la rigidité radiale du support discoïdal, une frette entourant une extrémité libre de chaque branche reprenant les efforts principalement dus aux effets centrifuges.To this end, the present invention relates to a rotor of an electromagnetic motor or generator having at least one discoidal support housing a plurality of magnets, characterized in that said at least one discoidal support has branches delimiting housings between them each receiving one or more magnets, the disc support having at least one material removal zone contributing to a reduction in the radial rigidity of the disc support, a hoop surrounding a free end of each branch taking up the forces mainly due to centrifugal effects.
Le support discoïdal avec ses branches ne forme pas un disque complet en l’absence des aimants insérés entre les branches mais le forme après cette insertion, d’où son appellation de discoïdal quand intégré dans le rotor.The discoidal support with its branches does not form a complete disc in the absence of the magnets inserted between the branches but forms it after this insertion, hence its name of discoidal when integrated in the rotor.
La démarche de l’état de la technique pour réaliser un rotor pouvant tourner à très haute vitesse était de rigidifier le rotor pour qu’il puisse résister à des forces centrifuges élevées.The state of the art approach for making a rotor that can rotate at very high speed was to stiffen the rotor so that it could withstand high centrifugal forces.
La démarche de la présente invention va dans une direction totalement contraire et vainc ce préjugé en proposant un support discoïdal se déformant davantage sous des efforts radiaux dus aux effets centrifuges. La présente invention propose de diminuer la rigidité radiale du support discoïdal et donc du rotor afin de laisser le support se déformer radialement un peu plus et que l'effort principalement dû à la force centrifuge se reporte sur la frette entourant le support discoïdal.The approach of the present invention goes in a completely opposite direction and overcomes this prejudice by proposing a discoid support which deforms more under radial forces due to centrifugal effects. The present invention proposes to decrease the radial rigidity of the discoid support and therefore of the rotor in order to allow the support to deform radially a little more and that the force mainly due to the centrifugal force is transferred to the hoop surrounding the discoid support.
L’enlèvement de matière dans une ou des zones peut prendre différentes formes, par exemple sous forme d’au moins une entaille débouchante ou non et/ou d’au moins une rainure. L’important est que le support discoïdal soit rendu plus flexible radialement sans bien sûr affaiblir notoirement sa résistance mécanique en le fragilisant localement.The removal of material in one or more zones can take different forms, for example in the form of at least one through or not through notch and / or at least one groove. The important thing is that the disc support is made more flexible radially without of course notoriously weakening its mechanical resistance by weakening it locally.
Une plus grande charge, créée par les aimants dans chaque logement lors de la rotation du rotor, est dirigée vers la frette. La contrainte dans le support discoïdal s'en trouve de fait amoindrie. Ceci permet, soit d'augmenter la vitesse de rotation du rotor, soit de choisir un matériau pour le rotor moins résistant et donc moins cher.A greater load, created by the magnets in each housing during the rotation of the rotor, is directed towards the hoop. The stress in the discoid support is thereby reduced. This allows either to increase the speed of rotation of the rotor, or to choose a material for the rotor that is less resistant and therefore less expensive.
Avantageusement, ladite au moins une zone d’enlèvement de matière présente au moins un évidement s’étendant dans l’épaisseur du support discoïdal en débouchant ou non du support discoïdal et/ou au moins une rainure creusée dans le support discoïdal. Il convient de concevoir une taille d’évidement et/ou de rainure ne dépassant pas une taille maximale qui pourrait créer une zone de moindre résistance pour le support discoïdal.Advantageously, said at least one material removal zone has at least one recess extending in the thickness of the discoid support by opening or not the discoid support and / or at least one groove dug in the discoid support. It is necessary to design a recess and / or groove size not exceeding a maximum size which could create a zone of less resistance for the discoid support.
Avantageusement, ledit au moins un évidement débouchant ou non est porté par chaque branche du support discoïdal et/ou ladite au moins une rainure est portée par une couronne interne du support discoïdal solidarisé avec une extrémité opposée à l’extrémité libre de chaque branche. Une répartition en symétrie de révolution de l’évidement ou des évidements et de la rainure ou des rainures est très avantageuse pour ne pas créer de déséquilibre lors de la rotation du support discoïdal.Advantageously, said at least one recess opening or not is carried by each branch of the discoid support and / or said at least one groove is carried by an internal ring of the disc support secured with an end opposite to the free end of each branch. A symmetrical distribution of revolution of the recess or recesses and of the groove or grooves is very advantageous so as not to create an imbalance during the rotation of the discoid support.
Avantageusement, chaque branche porte plusieurs évidements débouchant ou non, c’est-à-dire des évidements borgnes ou non borgnes, les évidements s’étendant successivement dans une longueur de leur branche associée. Les évidements sont séparés par suffisamment de matière de la branche pour ne pas la faire casser.Advantageously, each branch carries several recesses opening or not, that is to say blind or non-blind recesses, the recesses extending successively in a length of their associated branch. The recesses are separated by enough material from the branch so as not to cause it to break.
Avantageusement, les évidements s’étendent de 30 à 80% de la longueur de leur branche associée. Ceci dépend de la résistance mécanique du matériau du support discoïdal. Plus cette résistance est élevée et plus il est possible d’insérer des évidements borgnes ou non borgnes.Advantageously, the recesses extend from 30 to 80% of the length of their associated branch. This depends on the mechanical strength of the disc support material. The higher this resistance, the more it is possible to insert blind or non-blind recesses.
Avantageusement, la couronne interne porte au moins une rainure concentrique à un axe de rotation du rotor entourant complètement à distance l’axe de rotation. L’enlèvement de matière présente alors une symétrie de révolution autour de l’axe de rotation du rotor et du support discoïdal qui est favorable à l’équilibre en rotation du support discoïdal.Advantageously, the internal crown carries at least one groove concentric with an axis of rotation of the rotor completely surrounding the axis of rotation at a distance. The removal of material then has a symmetry of revolution around the axis of rotation of the rotor and the discoid support which is favorable to the balance in rotation of the discoid support.
Avantageusement, ladite au moins une rainure occupe de 10 à 70% de la surface de la couronne interne. II peut être considéré des rainures de grande largeur et de petite profondeur comme des rainures de petite largeur et de grande profondeur. Les dimensions de la ou des rainures dépendent des propriétés de résistance mécanique du matériau du support discoïdal.Advantageously, said at least one groove occupies from 10 to 70% of the surface of the internal crown. It is possible to consider grooves of large width and small depth as grooves of small width and great depth. The dimensions of the groove (s) depend on the mechanical strength properties of the material of the disc support.
Avantageusement, chaque logement délimité par des branches reçoit une structure d’aimant en trois dimensions constituée d’une pluralité d’aimants unitaires, la structure d’aimant intégrant au moins un maillage présentant des mailles délimitant chacune un interstice pour un aimant unitaire respectif, chaque interstice présentant des dimensions internes justes suffisantes pour permettre une introduction d’un aimant unitaire en son intérieur tout en laissant un espace entre l’interstice et l’aimant unitaire rempli par une résine renforcée de fibres, les mailles étant en matériau isolant renforcé de fibres.Advantageously, each housing delimited by branches receives a three-dimensional magnet structure consisting of a plurality of unit magnets, the magnet structure integrating at least one mesh having meshes each delimiting a gap for a respective unit magnet, each interstice having sufficient internal dimensions sufficient to allow a unitary magnet to be inserted therein while leaving a space between the interstice and the unitary magnet filled with a fiber-reinforced resin, the meshes being made of insulating material reinforced with fibers.
Le but de ce mode de réalisation optionnelle est de décomposer un ou des aimants dans un rotor selon l’état de la technique en une pluralité de petits ou micro-aimants. Un aimant de dimensions importantes est sujet à des pertes par courants de Foucault plus importantes que son équivalent en petits ou micro-aimants. L’utilisation de petits aimants ou de micro-aimants permet donc de réduire ces pertes qui sont préjudiciables au fonctionnement du rotor.The purpose of this optional embodiment is to decompose one or more magnets in a rotor according to the state of the art into a plurality of small or micro-magnets. A large magnet is subject to higher eddy current losses than its equivalent in small or micro-magnets. The use of small magnets or micro-magnets therefore makes it possible to reduce these losses which are detrimental to the operation of the rotor.
Le rotor à aimants placés dans des interstices ou alvéoles de la présente invention est conçu de façon à réduire les pertes dans le rotor avec des moyens de solidarisation permettant de maintenir les aimants et de pallier à l’effet de la force centrifuge à très haute vitesse.The rotor with magnets placed in interstices or cells of the present invention is designed so as to reduce losses in the rotor with securing means making it possible to hold the magnets and to offset the effect of the centrifugal force at very high speed. .
La fissuration d’un aimant relativement important est souvent la raison d’un dysfonctionnement d’un actionneur électromagnétique. La présente invention entend éviter ce dommage par la présence d’une pluralité d’aimants unitaires plus petits que l’aimant qu’ils remplacent.The cracking of a relatively large magnet is often the reason for a malfunction of an electromagnetic actuator. The present invention intends to avoid this damage by the presence of a plurality of unit magnets smaller than the magnet they replace.
Se pose alors le problème de décollement d’un aimant unitaire de son interstice. Ceci est résolu du fait du mode de collage proposé par la présente invention. L’interstice est calculé au plus juste pour bien maintenir l’aimant unitaire qu’il reçoit en ne laissant entre eux que la place suffisante pour l’injection de résine. La résine est elle-même renforcée de fibres pour avoir des caractéristiques de tenue mécanique renforcée.This raises the problem of detachment of a unitary magnet from its gap. This is resolved due to the method of bonding proposed by the present invention. The gap is calculated as precisely as possible to properly maintain the unitary magnet which it receives while leaving only sufficient space between them for the injection of resin. The resin is itself reinforced with fibers to have reinforced mechanical properties.
Avantageusement, ledit au moins un maillage est sous forme d’un nid d’abeille présentant des interstices de section hexagonale.Advantageously, said at least one mesh is in the form of a honeycomb having interstices of hexagonal section.
Un maillage en nid d’abeille est connu pour renforcer la résistance d’un élément, dans le cas présent une structure d’aimant. Les aimants unitaires sont insérés dans des interstices hexagonaux qui assurent leur maintien. Les parois des interstices servent d’isolant électrique et la densité des interstices dans la structure d’aimant à multiples aimants unitaires peut être considérablement augmentée. Le maillage en nid d’abeille peut être en matériau composite isolant renforcé de fibres.A honeycomb mesh is known to reinforce the resistance of an element, in this case a magnet structure. The unit magnets are inserted in hexagonal interstices which ensure their maintenance. The walls of the interstices serve as electrical insulation and the density of the interstices in the magnet structure with multiple unit magnets can be considerably increased. The honeycomb mesh can be made of an insulating composite material reinforced with fibers.
Avantageusement, une couche de composite non conductrice enrobe les aimants unitaires et le maillage, la couche de composite comprenant des fibres de renforcement comme des fibres de verre ou des fibres en matière plastique.Advantageously, a non-conductive composite layer coats the unit magnets and the mesh, the composite layer comprising reinforcing fibers such as glass fibers or plastic fibers.
Avantageusement, le support discoïdal est inséré entre deux disques de recouvrement, les disques de recouvrement étant collés sur des faces respectives du support discoïdal, le support discoïdal, les deux disques de recouvrement et la frette étant en matériau composite.Advantageously, the discoidal support is inserted between two covering discs, the covering discs being glued to respective faces of the discoidal support, the discoidal support, the two covering discs and the hoop being made of composite material.
L’invention concerne un moteur ou une génératrice électromagnétique à flux axial caractérisé en ce qu’il comprend au moins un tel rotor, le moteur ou la génératrice électromagnétique comprenant au moins un stator portant au moins un bobinage, le moteur ou la génératrice électromagnétique comprenant un ou plusieurs entrefers entre ledit au moins un rotor et ledit au moins un stator.The invention relates to an electromagnetic axial flow motor or generator characterized in that it comprises at least one such rotor, the electromagnetic motor or generator comprising at least one stator carrying at least one winding, the electromagnetic motor or generator comprising one or more air gaps between said at least one rotor and said at least one stator.
Avantageusement, le moteur ou la machine électromagnétique comprend au moins un rotor associé à deux stators.Advantageously, the electromagnetic motor or machine comprises at least one rotor associated with two stators.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :Other characteristics, aims and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows and with regard to the appended drawings given by way of nonlimiting examples and in which:
- la figure 1 est une représentation schématique d’une vue en éclaté d’un rotor destiné à une machine électromagnétique à flux axial selon une première forme de réalisation de la présente invention, un seul aimant étant inséré entre deux branches adjacentes d’un support discoïdal des aimants,- Figure 1 is a schematic representation of an exploded view of a rotor for an electromagnetic machine with axial flow according to a first embodiment of the present invention, a single magnet being inserted between two adjacent branches of a support discoid magnets,
- la figure 2 est une représentation schématique d’une vue d’un mode de réalisation d’un support discoïdal faisant partie du rotor selon la présente invention, le support discoïdal étant à cette figure entourée d’une frette,FIG. 2 is a schematic representation of a view of an embodiment of a disc-shaped support forming part of the rotor according to the present invention, the disc-shaped support being in this figure surrounded by a hoop,
- la figure 3 est une représentation schématique d’une vue d’un mode de réalisation d’un support discoïdal faisant partie du rotor selon la présente invention, le support discoïdal étant représenté sans être associé avec une frette et sans aimants insérés entre les branches,- Figure 3 is a schematic representation of a view of an embodiment of a disc support forming part of the rotor according to the present invention, the disc support being shown without being associated with a hoop and without magnets inserted between the branches ,
- la figure 4 est une représentation schématique d’une vue en éclaté d’un rotor destiné à une machine électromagnétique à flux axial selon une deuxième forme de réalisation de la présente invention, une structure d’aimant comprenant une pluralité d’aimants étant insérée entre chaque branche du support discoïdal.- Figure 4 is a schematic representation of an exploded view of a rotor for an electromagnetic axial flow machine according to a second embodiment of the present invention, a magnet structure comprising a plurality of magnets being inserted between each branch of the disc support.
Les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier les dimensions des différentes pièces ne sont pas représentatives de la réalité.The figures are given by way of examples and are not limitative of the invention. They constitute schematic representations of principle intended to facilitate the understanding of the invention and are not necessarily at the scale of practical applications. In particular the dimensions of the different parts are not representative of reality.
En se référant à toutes les figures, la présente invention concerne un rotor d’un moteur ou d’une génératrice électromagnétique présentant au moins un support discoïdal 6, 6a logeant une pluralité d’aimants 3. Il peut par exemple y avoir un support discoïdal 6, 6a de chaque côté du rotor pour un rotor est à flux axial. Le support discoïdal 6, 6a présente une forme de disque complet uniquement quand des aimants 3 sont insérés entre des branches que le support 6, 6a comporte.Referring to all the figures, the present invention relates to a rotor of an electromagnetic motor or generator having at least one discoidal support 6, 6a housing a plurality of magnets 3. There may for example be a discoidal support 6, 6a on each side of the rotor for a rotor is axial flow. The disc support 6, 6a has the shape of a complete disc only when magnets 3 are inserted between branches that the support 6, 6a comprises.
Ledit au moins un support discoïdal 6, 6a comporte des branches 6a délimitant entre elles des logements recevant chacun un aimant 3 ou plusieurs aimants. Les branches 6a sont portées par une couronne interne 6 faisant partie du support discoïdal 6, 6a.Said at least one disc-shaped support 6, 6a comprises branches 6a delimiting between them housings each receiving a magnet 3 or more magnets. The branches 6a are carried by an internal crown 6 forming part of the discoid support 6, 6a.
A la figure 1, seul un aimant 3 est inséré entre deux branches 6a adjacentes du support discoïdal 6, 6a.In FIG. 1, only a magnet 3 is inserted between two adjacent branches 6a of the discoid support 6, 6a.
Par exemple à la figure 4, chaque aimant 3 logé entre deux branches 6a est une unité 3 respective composée d’un maillage ou structure alvéolaire 9a recevant des aimants unitaires 8, le maillage 9a comprenant des interstices 9, chaque aimant unitaire 8 étant inséré dans un interstice 9 ou alvéole respectif.For example in FIG. 4, each magnet 3 housed between two branches 6a is a respective unit 3 composed of a mesh or cellular structure 9a receiving unitary magnets 8, the mesh 9a comprising interstices 9, each unitary magnet 8 being inserted in a respective gap 9 or cell.
La présente invention concerne un rotor d’un moteur ou d’une génératrice électromagnétique présentant au moins un support discoïdal 6, 6a logeant une pluralité d’aimants 3. Selon l’invention ledit au moins un support discoïdal 6, 6a comporte des branches 6a délimitant entre elles des logements recevant chacun un ou plusieurs aimants 3. Le support discoïdal 6, 6a présente au moins une zone d’enlèvement de matière 7, 7a contribuant à une diminution de la rigidité radiale du support discoïdal 6, 6a, une frette 5 entourant une extrémité libre de chaque branche 6a, reprenant quant à elle des efforts principalement dus aux effets centrifuges.The present invention relates to a rotor of an electromagnetic motor or generator having at least one discoid support 6, 6a housing a plurality of magnets 3. According to the invention said at least one discoid support 6, 6a has branches 6a delimiting between them housings each receiving one or more magnets 3. The discoidal support 6, 6a has at least one material removal zone 7, 7a contributing to a reduction in the radial rigidity of the discoidal support 6, 6a, a hoop 5 surrounding a free end of each branch 6a, taking up meanwhile forces mainly due to centrifugal effects.
La ou les zones d’enlèvement de matière 7, 7a peuvent être sous forme de rainure, d'entaille ou d’évidement 7a débouchant ou non à travers le support discoïdal 6, 6a.The material removal zone (s) 7, 7a may be in the form of a groove, a notch or a recess 7a which may or may not open out through the discoid support 6, 6a.
Par exemple, la ou les zones d’enlèvement de matière peuvent présenter au moins un évidement 7a s’étendant dans l’épaisseur du support discoïdal 6, 6a en débouchant ou non du support discoïdal 6, 6a et/ou au moins une rainure 7a creusée dans le support discoïdal 6, 6a, notamment dans sa couronne périphérique interne. Ceci est visible particulièrement aux figures 2 et 3.For example, the material removal zone or zones may have at least one recess 7a extending in the thickness of the discoid support 6, 6a with or without opening of the discoid support 6, 6a and / or at least one groove 7a hollowed out in the discoid support 6, 6a, in particular in its internal peripheral crown. This is particularly visible in Figures 2 and 3.
Le ou les évidements 7a débouchants ou non peuvent être portés par chaque branche 6a du support discoïdal 6, 6a et/ou ladite au moins une rainure 7a peut être portée par la couronne interne 6 du support discoïdal 6, 6a, la couronne interne 6 étant solidarisée avec une extrémité opposée à l’extrémité libre de chaque branche 6a.The recess (s) 7a opening out or not can be carried by each branch 6a of the discoid support 6, 6a and / or said at least one groove 7a can be carried by the internal crown 6 of the discoid support 6, 6a, the internal crown 6 being secured to one end opposite the free end of each branch 6a.
Chaque branche 6a peut porter plusieurs évidements 7a débouchants ou non, les évidements 7a s’étendant successivement dans une longueur de leur branche 6a associée. Il est avantageux que le nombre d’évidements 7a portés par chacune des branches soit le même pour toutes les branches 6a pour une question d’équilibre du support discoïdal 6, 6a.Each branch 6a can carry several recesses 7a opening out or not, the recesses 7a extending successively in a length of their associated branch 6a. It is advantageous that the number of recesses 7a carried by each of the branches is the same for all the branches 6a for a question of balance of the discoid support 6, 6a.
Aux figures 2 et 3, il est montré trois évidements 7a par branche, les évidements 7a s’étendant dans la longueur de leur branche tout en étant séparés par de la matière des branches. Les évidements 7a peuvent s’étendre de 30 à 80% de la longueur de leur branche 6a associée.In Figures 2 and 3, there are shown three recesses 7a per branch, the recesses 7a extending in the length of their branch while being separated by the material of the branches. The recesses 7a can extend from 30 to 80% of the length of their associated branch 6a.
La couronne interne 6 du support discoïdal 6, 6a peut porter au moins une rainure 7a concentrique à un axe de rotation du rotor entourant complètement à distance l’axe de rotation. La ou les rainures 7a peuvent occuper de 10 à 70% de la surface de la couronne interne 6 du support discoïdal 6, 6a.The inner ring 6 of the disc support 6, 6a can carry at least one groove 7a concentric with an axis of rotation of the rotor completely surrounding the axis of rotation at a distance. The groove or grooves 7a can occupy from 10 to 70% of the surface of the internal crown 6 of the discoid support 6, 6a.
Aux figures 1 et 4, dans deux formes respectives de réalisation préférentielle de l’invention, le rotor est à flux axial, donc destiné à un moteur ou génératrice à flux axial.In FIGS. 1 and 4, in two respective preferred embodiments of the invention, the rotor is in axial flow, therefore intended for a motor or generator in axial flow.
Dans ces deux formes de réalisation, ledit au moins un support discoïdal 6, 6a est de forme discoïdal et partiellement creux en comportant des branches 6a s’étendant sensiblement radialement ou inclinées en direction radiale entre un pourtour interne sous forme d’une couronne interne 6 délimitant intérieurement un passage pour un arbre de rotation du rotor et un pourtour externe formée par une frette 5 disposée tout autour du support discoïdal 6, 6a.In these two embodiments, said at least one discoidal support 6, 6a is of discoidal shape and partially hollow by comprising branches 6a extending substantially radially or inclined in the radial direction between an internal periphery in the form of an internal crown 6 internally delimiting a passage for a rotor rotation shaft and an external periphery formed by a hoop 5 arranged all around the discoid support 6, 6a.
Les branches 6a peuvent être inclinées par rapport à l’arbre de rotation du rotor comme le sont des pales d’hélice et avoir une largeur grandissante plus on s’éloigne du centre du support discoïdal 6, 6a.The branches 6a can be inclined relative to the shaft of rotation of the rotor as are propeller blades and have a widening width the more one moves away from the center of the discoid support 6, 6a.
Les branches peuvent présenter leur extrémité libre avec un bord axialement recourbé vers l’intérieur du support discoïdal 6, 6a afin de former des butées axiales pour des portions d’extrémité d’aimant ou d’une structure d’aimant 3 permettant de retenir les aimants 3 contre une force centrifuge en complément de la frette 5.The branches may have their free end with an axially curved edge towards the inside of the discoid support 6, 6a in order to form axial stops for magnet end portions or of a magnet structure 3 making it possible to retain the magnets 3 against a centrifugal force in addition to the hoop 5.
Dans ces deux formes de réalisation, ledit au moins un support discoïdal 6, 6a peut être recouvert sur au moins une face par un disque de recouvrement 1 en tant que moyens de maintien axial de consolidation du rotor. Ceci peut se faire sur les deux faces opposées par un disque de recouvrement 1 respectif. Les disques de recouvrement 1 sont collés contre une face respective du support discoïdal 6, 6a. Il pourra être pris soin de ne pas combler les zones d’enlèvement de matière 7, 7a lors du collage des disques de recouvrement 1. La référence 2 représente un disque de colle pour chaque disque de recouvrement 1.In these two embodiments, said at least one disc-shaped support 6, 6a can be covered on at least one face by a covering disc 1 as means for axially maintaining rotor consolidation. This can be done on the two opposite faces by a respective cover disc 1. The covering discs 1 are glued against a respective face of the discoid support 6, 6a. Care may be taken not to fill the material removal zones 7, 7a when gluing the covering discs 1. The reference 2 represents a disc of glue for each covering disc 1.
Dans la première forme de réalisation préférentielle montrée à la figure 1, un unique aimant 3 peut être inséré entre deux branches 6a adjacentes du support discoïdal 6, 6a. Le contour de l’unique aimant 3 est collé par un cordon de colle 4 contre les deux branches 6a adjacentes.In the first preferred embodiment shown in FIG. 1, a single magnet 3 can be inserted between two adjacent branches 6a of the discoid support 6, 6a. The outline of the single magnet 3 is glued with a bead of glue 4 against the two adjacent branches 6a.
Dans la deuxième forme de réalisation préférentielle montrée à la figure 4, chaque unité 3 d’aimant logée entre deux branches 6a adjacentes peut être composée d'une structure alvéolaire ou maillage 9a pouvant comprendre des interstices 9 ou alvéoles traversants ou non sur chaque face du support discoïdal 6, 6a et logeant des aimants unitaires 8, sous forme de petits aimants. Chacun des aimants unitaires 8 logés dans un interstice 9 respectif peut donc déboucher sur chaque face du support discoïdal 6, 6a.In the second preferred embodiment shown in FIG. 4, each magnet unit 3 housed between two adjacent branches 6a can be composed of a honeycomb structure or mesh 9a which may include interstices 9 or alveoli which may or may not pass through on each face of the discoid support 6, 6a and housing unit magnets 8, in the form of small magnets. Each of the unit magnets 8 housed in a respective gap 9 can therefore lead to each side of the discoid support 6, 6a.
Ainsi, comme montré à la figure 4, chaque logement délimité par des branches 6a peut recevoir une structure d’aimant 3 en trois dimensions constituée d’une pluralité d’aimants unitaires 8, la structure d’aimant 3 intégrant au moins un maillage 9a présentant des mailles délimitant chacune un interstice 9 ou une alvéole pour un aimant unitaire 8 respectif.Thus, as shown in FIG. 4, each housing delimited by branches 6a can receive a magnet structure 3 in three dimensions consisting of a plurality of unit magnets 8, the magnet structure 3 integrating at least one mesh 9a having meshes each delimiting a gap 9 or a cell for a respective unit magnet 8.
Chaque interstice 9 peut présenter des dimensions internes justes suffisantes pour permettre une introduction d'un aimant unitaire 8 en son intérieur tout en laissant un espace entre l’interstice 9 et l’aimant unitaire 8 rempli par une résine renforcée de fibres, les mailles étant en matériau isolant renforcé de fibres.Each gap 9 can have sufficient internal dimensions sufficient to allow a unitary magnet 8 to be inserted therein while leaving a space between the gap 9 and the unit magnet 8 filled with a fiber-reinforced resin, the meshes being made of fiber reinforced insulating material.
Le but de cette forme de réalisation optionnelle mais non limitative est de remplacer un ou plusieurs aimants 3 de taille importante par une pluralité d’aimants unitaires 8. Il y a donc une création de flux magnétique par une multitude d’aimants unitaires 8 dont le nombre est d’au moins 20 et peut même dépasser 100 par pôle aimant.The purpose of this optional but nonlimiting embodiment is to replace one or more magnets 3 of large size by a plurality of unit magnets 8. There is therefore a creation of magnetic flux by a multitude of unit magnets 8, the number is at least 20 and may even exceed 100 per magnet pole.
Un rotor de l’état de la technique pouvait comprendre de 1 à 5 aimants alors que la présente invention dans cette forme de réalisation préférentielle mais non limitative peut prévoir beaucoup plus d’aimants de petite taille. Les aimants unitaires 8 selon la présente invention peuvent être insérés dans les interstices 9 respectives par un robot. Pour un rotor de taille moyenne, les aimants unitaires 8 dans le cadre de la présente invention peuvent avoir une dimension de 3 mm.A rotor of the state of the art could comprise from 1 to 5 magnets whereas the present invention in this preferred but nonlimiting embodiment can provide many more magnets of small size. The unit magnets 8 according to the present invention can be inserted into the respective interstices 9 by a robot. For a medium-sized rotor, the unit magnets 8 in the context of the present invention may have a dimension of 3 mm.
Avantageusement, ledit au moins un maillage 9a est sous forme d’un nid d’abeille présentant des interstices 9 de section hexagonale.Advantageously, said at least one mesh 9a is in the form of a honeycomb having interstices 9 of hexagonal section.
Un maillage 9a en nid d’abeille est connu pour renforcer la résistance d’un élément, dans le cas présent un support discoïdal 6, 6a et ses structures d’aimant 3 composées d’aimants unitaires 8. Les aimants unitaires 8 sont insérés dans des interstices 9 hexagonaux qui assurent leur maintien. Les parois des interstices 9 peuvent servir d’isolant électrique et la densité des interstices 9 dans le maillage 9a peut être considérablement augmentée. Le maillage en nid d’abeille peut être en matériau composite isolant renforcé de fibres.A honeycomb mesh 9a is known to reinforce the resistance of an element, in this case a discoid support 6, 6a and its magnet structures 3 composed of unit magnets 8. The unit magnets 8 are inserted in hexagonal interstices 9 which maintain them. The walls of the interstices 9 can serve as electrical insulation and the density of the interstices 9 in the mesh 9a can be considerably increased. The honeycomb mesh can be made of an insulating composite material reinforced with fibers.
Chaque aimant unitaire 8 peut être sous la forme d’un plot allongé pénétrant en longueur dans son interstice 9 associé s’étendant selon l’épaisseur du support discoïdal 6, 6a. Le plot allongé peut être cylindrique ou sous forme d’un polyèdre avec au moins une face longitudinale plane et, quand ledit au moins un maillage 9a est sous forme d’un nid d’abeille, chaque plot peut présenter une face longitudinale de forme hexagonale.Each unitary magnet 8 can be in the form of an elongated stud penetrating lengthwise into its associated interstice 9 extending according to the thickness of the discoid support 6, 6a. The elongated stud can be cylindrical or in the form of a polyhedron with at least one flat longitudinal face and, when said at least one mesh 9a is in the form of a honeycomb, each stud can have a longitudinal face of hexagonal shape .
Les aimants unitaires 8 et leur interstice 9 respectif peuvent être de forme variable avec leurs pôles orientés dans des directions parallèles ou divergentes. Par exemple, les dimensions des interstices 9 peuvent différer d’un interstice 9 à un autre. Les interstices 9 peuvent ne pas être obligatoirement de forme hexagonale bien que cela soit préféré.The unit magnets 8 and their respective interstices 9 can be of variable shape with their poles oriented in parallel or divergent directions. For example, the dimensions of the interstices 9 may differ from one interstice 9 to another. The gaps 9 may not necessarily be hexagonal, although this is preferred.
Une couche de composite non conductrice peut enrober les aimants unitaires 8 et le maillage 9a, la couche de composite comprenant des fibres de renforcement comme des fibres de verre ou des fibres en matière plastique.A layer of non-conductive composite can coat the unit magnets 8 and the mesh 9a, the layer of composite comprising reinforcing fibers such as glass fibers or plastic fibers.
Afin d’avoir un rotor sans fer, ce qui diminue le couple de détente, le support discoïdal 6, 6a, les deux disques de recouvrement 1 collés autour du support discoïdal 6, 6a et la frette 5 peuvent être en matériau composite ou en matériau plastique.In order to have an ironless rotor, which decreases the expansion torque, the discoid support 6, 6a, the two cover discs 1 glued around the discoid support 6, 6a and the hoop 5 may be made of composite material or of material plastic.
L’invention concerne aussi un moteur ou génératrice électromagnétique à flux axial comprenant au moins un tel rotor. Le moteur ou la génératrice électromagnétique peut comprendre au moins un stator portant au moins un bobinage, le moteur ou la génératrice électromagnétique comprenant un ou plusieurs entrefers entre ledit au moins un rotor et ledit au moins un stator.The invention also relates to an electromagnetic axial flow motor or generator comprising at least one such rotor. The electromagnetic motor or generator can comprise at least one stator carrying at least one winding, the electromagnetic motor or generator comprising one or more air gaps between said at least one rotor and said at least one stator.
De préférence, le moteur ou la génératrice électromagnétique peut comprendre au moins un rotor associé à deux stators.Preferably, the electromagnetic motor or generator can comprise at least one rotor associated with two stators.
Chaque stator peut comporter un circuit magnétique associé à un bobinage. Le stator peut présenter des dents ou des encoches ouvertes ou fermées. Une carcasse permet de protéger le moteur ou la génératrice électromagnétique. Les stators pouvant être connectés en série ou en parallèle. Le décalage d’un stator d’un angle l’un par rapport à l’autre, combiné à la forme des encoches et à la forme des aimants permet de réduire la variation de couple et le couple de détente.Each stator can include a magnetic circuit associated with a winding. The stator may have open or closed teeth or notches. A carcass protects the motor or the electromagnetic generator. The stators can be connected in series or in parallel. The offset of a stator from one angle to the other, combined with the shape of the notches and the shape of the magnets, makes it possible to reduce the variation in torque and the expansion torque.
Le moteur ou la génératrice électromagnétique peut fonctionner à des vitesses très élevées avec ou sans multiplicateur de vitesses. Le moteur ou la génératrice peut comprendre au moins deux stators connectés en série ou en parallèle ou au moins deux rotors.The electromagnetic motor or generator can operate at very high speeds with or without a speed multiplier. The engine or the generator can comprise at least two stators connected in series or in parallel or at least two rotors.
Le rotor peut comprendre un arbre de rotation s’étendant 10 perpendiculairement aux faces circulaires du rotor en traversant les deux stators. Le rotor peut être porté par au moins deux roulements, avec un roulement associé à un stator respectif pour permettre sa rotation par rapport aux stators.The rotor may comprise a rotation shaft extending 10 perpendicular to the circular faces of the rotor by crossing the two stators. The rotor can be carried by at least two bearings, with a bearing associated with a respective stator to allow its rotation relative to the stators.
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