FR3091064A1 - SYNCHRONOUS ELECTRIC MACHINE - Google Patents

SYNCHRONOUS ELECTRIC MACHINE Download PDF

Info

Publication number
FR3091064A1
FR3091064A1 FR1873356A FR1873356A FR3091064A1 FR 3091064 A1 FR3091064 A1 FR 3091064A1 FR 1873356 A FR1873356 A FR 1873356A FR 1873356 A FR1873356 A FR 1873356A FR 3091064 A1 FR3091064 A1 FR 3091064A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
stator
rotor
electric machine
axis
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR1873356A
Other languages
French (fr)
Inventor
Lionel Bourgeois
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Electrical and Power SAS
Original Assignee
Safran Electrical and Power SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Electrical and Power SAS filed Critical Safran Electrical and Power SAS
Priority to FR1873356A priority Critical patent/FR3091064A1/en
Priority to PCT/FR2019/050862 priority patent/WO2019202241A1/en
Priority to US17/047,099 priority patent/US11444522B2/en
Priority to CN201980025934.1A priority patent/CN111989848B/en
Priority to EP19723467.7A priority patent/EP3782270B1/en
Publication of FR3091064A1 publication Critical patent/FR3091064A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/02Synchronous motors
    • H02K19/10Synchronous motors for multi-phase current
    • H02K19/12Synchronous motors for multi-phase current characterised by the arrangement of exciting windings, e.g. for self-excitation, compounding or pole-changing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

L’invention concerne une machine électrique synchrone sans balais et sans aimants caractérisée en ce qu’elle comprend un stator (20) comprenant un anneau (22), un bobinage (28) et une denture (24) comprenant des dents (26) s’étendant parallèlement à l’axe de rotation à partir de l’anneau (22), ledit bobinage étant enroulé autour de la denture (24), un rotor (10), comprenant une première partie (12a) s’étendant selon p directions (18a) privilégiées, une deuxième partie (12b) s’étendant selon p direction (18b) privilégiée décalées de π/p par rapport aux directions privilégiées de la première partie (18a), et une partie (14) intermédiaire reliant la première partie (12a) à la deuxième partie (12b), et une bobine (40) d’excitation du rotor, fixe par rapport au stator, alimentée par un courant électrique continu, disposée autour de la partie (14) intermédiaire du rotor et configurée pour générer un flux électrique dans le rotor (10) par induction magnétique. Figure pour l'abrégé : 4aThe invention relates to a brushless and magnetless synchronous electric machine, characterized in that it comprises a stator (20) comprising a ring (22), a winding (28) and a toothing (24) comprising teeth (26). 'extending parallel to the axis of rotation from the ring (22), said winding being wound around the teeth (24), a rotor (10), comprising a first part (12a) extending in p directions (18a) preferred, a second part (12b) extending along p preferred direction (18b) offset by π / p with respect to the preferred directions of the first part (18a), and an intermediate part (14) connecting the first part (12a) to the second part (12b), and a rotor excitation coil (40), fixed relative to the stator, supplied by a direct electric current, arranged around the intermediate part (14) of the rotor and configured for generating an electrical flux in the rotor (10) by magnetic induction. Figure for abstract: 4a

Description

DescriptionDescription

Titre de l’invention : MACHINE ÉLECTRIQUE SYNCHRONETitle of the invention: SYNCHRONOUS ELECTRIC MACHINE

Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention

[0001] L’invention concerne le domaine des machines électriques, en particulier des machines électriques synchrones pouvant à la fois servir de moteur électrique ou de générateur électrique. En particulier, l’invention concerne une machine électrique synchrone sans balais et sans aimants.The invention relates to the field of electric machines, in particular synchronous electric machines which can serve both as an electric motor or an electric generator. In particular, the invention relates to a synchronous electric machine without brushes and without magnets.

Arrière-plan techniqueTechnical background

[0002] Les machines électriques synchrones à flux d’excitation rotorique sont actuellement divisées en deux catégories principales : les machines à aimants permanents et les machines à balais.[0002] Synchronous electrical machines with rotor excitation flux are currently divided into two main categories: permanent magnet machines and brush machines.

[0003] Les machines à aimants permanents ont l’avantage de pouvoir atteindre des densités de couple élevées et d’avoir des pertes rotoriques faibles mais elles ont l’inconvénient de devoir incorporer des aimants chers à l’achat et qui compliquent le processus de fabrication.Permanent magnet machines have the advantage of being able to reach high torque densities and of having low rotor losses, but they have the disadvantage of having to incorporate magnets which are expensive to purchase and which complicate the process of manufacturing.

[0004] De plus, l’évolution de la technologie et ses conséquences sur le marché du grand public génère une consommation exponentielle de certaines terres rares qui peuvent engendrer une hausse du coût des aimants utilisant ces terres rares (aimants Samarium Cobalt ou Néodyme Fer Bore par exemple), voire une pénurie.In addition, the evolution of technology and its consequences on the general public market generates an exponential consumption of certain rare earths which can cause an increase in the cost of magnets using these rare earths (Samarium Cobalt or Neodymium Fer Bore magnets for example), even a shortage.

[0005] Les machines à balais n’ont pas les inconvénients liés aux aimants mais n’ont pas non plus leurs avantages. En outre, le système de balais nécessite des opérations de maintenance liées à l’usure mécanique des balais (changement des balais) qui s’avère contraignantes pour l’utilisateur.Broom machines do not have the disadvantages of magnets, but neither do they have their advantages. In addition, the brush system requires maintenance operations linked to the mechanical wear of the brushes (change of the brushes), which is restrictive for the user.

[0006] Pour éviter ces inconvénients, des solutions ont été proposées.To avoid these drawbacks, solutions have been proposed.

[0007] On peut citer par exemple les générateurs multi-étages qui utilisent un « transformateur tournant » qui génère au rotor, sur un premier étage, un signal électrique alternatif, qui est ensuite redressé par un pont de diode tournant (second étage) qui alimente des bobines fixées sur des saillances magnétiques rotoriques (électro-aimants formant l’excitation principale) qui représentent le troisième étage. Ces machines sont souvent des générateurs, appelés générateurs tri-étagés qui ont une grande complexité du fait du transformateur et du redresseur tournant.We can cite, for example, multi-stage generators which use a "rotary transformer" which generates an alternating electrical signal on the rotor, on a first stage, which is then rectified by a rotating diode bridge (second stage) which supplies coils fixed on rotor magnetic projections (electromagnets forming the main excitation) which represent the third stage. These machines are often generators, called three-stage generators which have great complexity due to the transformer and the rotating rectifier.

[0008] Les inventeurs ont donc cherché d’autres solutions pour bénéficier des avantages des machines à aimants permanents sans les inconvénients des balais ou équivalent nécessitant un contact tournant mécanique pour la transmission d’électricité.The inventors have therefore sought other solutions to benefit from the advantages of permanent magnet machines without the disadvantages of brushes or equivalent requiring a mechanical rotating contact for the transmission of electricity.

Résumé de l’inventionSummary of the invention

[0009] Pour ce faire, l’invention concerne une machine électrique synchrone sans balais et sans aimants, configurée pour entraîner en rotation un élément rotatif autour d’un axe de rotation de la machine électrique ou pour générer de l’énergie électrique à partir de l’énergie mécanique transmise par ledit élément rotatif, caractérisée en ce qu’elle comprend :To do this, the invention relates to a synchronous electric machine without brushes and without magnets, configured to rotate a rotary element about an axis of rotation of the electric machine or to generate electrical energy from mechanical energy transmitted by said rotary element, characterized in that it comprises:

- un stator disposé autour de l’axe de rotation de la machine électrique, comprenant un anneau s’étendant selon un plan préférentiel perpendiculaire audit axe de rotation et comprenant un bobinage et une denture comprenant des dents s’étendant parallèlement à l’axe de rotation à partir de l’anneau, ledit bobinage étant enroulé autour de la denture selon le plan préférentiel et la denture délimitant une zone intérieure du stator autour de l’axe de rotation, - un rotor, comprenant une première partie s’étendant selon p premières directions privilégiées parallèles au plan préférentiel, une deuxième partie s’étendant selon p deuxièmes directions privilégiées décalées angulairement de π/ρ par rapport aux premières directions privilégiées de la première partie et parallèles au plan préférentiel, et une partie intermédiaire reliant la première partie à la deuxième partie, le rotor étant disposé de sorte à ce qu’au moins la deuxième partie et la partie intermédiaire soient dans la zone intérieure du stator et de sorte à ce que la deuxième partie se trouve du côté de l’anneau, et - une bobine d’excitation du rotor, fixe par rapport au stator, alimentée par un courant électrique continu, disposée autour de la partie intermédiaire du rotor et configurée pour générer un flux magnétique dans le rotor par induction magnétique, de sorte que la première partie du rotor constitue p pôles magnétiques nord du rotor et la deuxième partie du rotor constitue p pôles magnétiques sud du rotor.a stator arranged around the axis of rotation of the electric machine, comprising a ring extending along a preferential plane perpendicular to said axis of rotation and comprising a winding and a toothing comprising teeth extending parallel to the axis of rotation from the ring, said coil being wound around the toothing according to the preferred plane and the toothing delimiting an interior zone of the stator around the axis of rotation, - a rotor, comprising a first part extending along p first preferred directions parallel to the preferred plane, a second part extending along p second preferred directions angularly offset by π / ρ relative to the first preferred directions of the first part and parallel to the preferred plane, and an intermediate part connecting the first part to the second part, the rotor being arranged so that at least the second part and the intermediate part are in the inner zone ure of the stator and so that the second part is on the side of the ring, and - an excitation coil of the rotor, fixed relative to the stator, supplied by a direct electric current, arranged around the intermediate part of the rotor and configured to generate a magnetic flux in the rotor by magnetic induction, so that the first part of the rotor constitutes p magnetic poles north of the rotor and the second part of the rotor constitutes p magnetic poles south of the rotor.

[0010] Une machine électrique selon l’invention permet donc de polariser le rotor sans nécessiter d’aimants permanents ou de balais, grâce à la bobine d’excitation (aussi appelée bobine d’induction) située au niveau de la partie intermédiaire du rotor.An electric machine according to the invention therefore allows the rotor to be polarized without requiring permanent magnets or brushes, thanks to the excitation coil (also called induction coil) located at the intermediate part of the rotor. .

[0011] La bobine d’excitation du rotor est fixe par rapport au stator, ce qui limite la complexité par rapport aux solutions de l’art antérieur avec pièces tournantes (générateur tri-étagé notamment). L’alimentation de la bobine d’excitation est facilitée car la bobine d’excitation n’entre pas dans la zone de mouvement des pôles nord et sud du rotor (respectivement la première partie du rotor et la deuxième partie du rotor). La bobine d’excitation crée ainsi les pôles magnétiques par induction magnétique au niveau de la partie intermédiaire sans provoquer d’interaction mécanique avec les pôles magnétiques mobiles. La bobine peut être simple, par exemple uniquement une bobine concentrique, alimenter en courant continu et présenter ainsi un coût réduit.The rotor excitation coil is fixed relative to the stator, which limits the complexity compared to the solutions of the prior art with rotating parts (three-stage generator in particular). The energization of the excitation coil is facilitated because the excitation coil does not enter the zone of movement of the north and south poles of the rotor (respectively the first part of the rotor and the second part of the rotor). The excitation coil thus creates the magnetic poles by magnetic induction at the intermediate part without causing any mechanical interaction with the mobile magnetic poles. The coil can be simple, for example only a concentric coil, supply direct current and thus have a reduced cost.

[0012] Le rotor est dit « froid » car aucun bobinage ne lui est attaché et il n’y a donc pas d’échauffement par conduction mais seulement du fait du rayonnement provenant de la bobine d’excitation. Ce rayonnement est d’autant plus faible que l’entrefer avec la bobine d’excitation est grand. Le flux traversant le rotor est continu car créé par la bobine d’excitation alimentée en continu, ce qui entraîne l’absence de pertes par hystérésis et courants de Loucault, sauf aux extrémités en regard du stator du fait des variations potentielles de réluctance. Le rotor est en outre décentré par rapport au bobinage du stator situé au niveau des dents à proximité de l’anneau et le rotor ne reçoit pas de calories rayonnées par le bobinage du stator. Pour toutes ces raisons, la durée de vie des composants est améliorée, en particulier la durée de vie de roulements de la machine électrique.The rotor is said to be "cold" because no winding is attached to it and there is therefore no heating by conduction but only due to the radiation coming from the excitation coil. This radiation is all the weaker as the air gap with the excitation coil is large. The flux passing through the rotor is continuous because created by the excitation coil supplied continuously, which leads to the absence of losses by hysteresis and Loucault currents, except at the ends opposite the stator due to potential variations in reluctance. The rotor is also off-center with respect to the stator winding located at the teeth near the ring and the rotor does not receive calories radiated by the stator winding. For all these reasons, the service life of the components is improved, in particular the service life of bearings of the electric machine.

[0013] L’absence de balais permet d’augmenter la fiabilité et réduire les coûts de maintenance. L’absence d’aimants permet de réduire les coûts et la dépendance aux terres rares.The absence of brushes increases reliability and reduces maintenance costs. The absence of magnets reduces costs and dependence on rare earths.

[0014] Enfin, la disposition des dentures du stator, parallèles à l’axe de rotation, permet de simplifier la mise en place du bobinage du stator lors de la fabrication, en insérant simplement le bobinage par la face du stator comprenant les extrémités libres des dentures opposées à l’anneau du stator.Finally, the arrangement of the stator teeth, parallel to the axis of rotation, makes it possible to simplify the positioning of the stator winding during manufacture, by simply inserting the winding through the face of the stator comprising the free ends. teeth opposite to the stator ring.

[0015] La machine électrique peut aussi bien fonctionner en tant que moteur que générateur. En fonctionnement générateur, le rotor peut être directement fixé à l’élément rotatif d’entrainement mécanique, et le stator fixé à la partie fixe de l’élément d’entrainement rotatif. Dans ce cas, la machine électrique peut fonctionner sans roulement entre le rotor et le stator : le rotor tourne dans le stator sans nécessiter de roulement. C’est par exemple le cas si le rotor est fixé sur l’axe de sortie d’un réducteur et le stator fixé sur le carter du réducteur.The electric machine can work as well as an engine as a generator. In generator operation, the rotor can be directly fixed to the rotary mechanical drive element, and the stator fixed to the fixed part of the rotary drive element. In this case, the electric machine can operate without rolling between the rotor and the stator: the rotor turns in the stator without requiring rolling. This is for example the case if the rotor is fixed on the output shaft of a reducer and the stator fixed on the housing of the reducer.

[0016] Suivant une caractéristique de l’invention, la machine électrique comprend un dispositif électronique intégré qui est disposé à l’intérieur du stator. Une telle configuration est facile à mettre en œuvre puisqu’elle permet de combler l’espace non occupée à l’intérieur du stator. Cela permet de ne pas allonger la machine électrique ni d’augmenter son diamètre contrairement à d’autres solutions de l’art antérieur qui prévoient l’agencement d’éléments électroniques à l’arrière de la machine électrique ou autour de celle-ci. La machine électrique est ainsi compacte.According to a characteristic of the invention, the electric machine comprises an integrated electronic device which is arranged inside the stator. Such a configuration is easy to implement since it makes it possible to fill the unoccupied space inside the stator. This makes it possible not to lengthen the electric machine nor to increase its diameter unlike other solutions of the prior art which provide for the arrangement of electronic elements at the rear of the electric machine or around it. The electric machine is thus compact.

[0017] Avantageusement, mais non limitativement, le dispositif électronique intégré est agencé dans la zone intérieure du stator et entre le rotor et une face arrière de l’anneau du stator suivant l’axe de rotation.Advantageously, but not limited to, the integrated electronic device is arranged in the interior area of the stator and between the rotor and a rear face of the stator ring along the axis of rotation.

[0018] Suivant une autre caractéristique, le stator est feuilleté et réalisée d’une seule pièce de manière à limiter les pertes de courant de Loucault.According to another characteristic, the stator is laminated and produced in one piece so as to limit the losses of Loucault current.

[0019] De manière avantageuse, mais non limitativement, le stator comprend une pluralité de feuilles de tôle ferromagnétique disposées les unes au-dessus des autres suivant un axe radial perpendiculaire à l’axe de rotation.Advantageously, but not limited to, the stator comprises a plurality of ferromagnetic sheet sheets arranged one above the other along a radial axis perpendicular to the axis of rotation.

[0020] Suivant une caractéristique de l’invention, le stator feuilleté est réalisé à partir d’une unique bande de tôle ferromagnétique.According to a characteristic of the invention, the laminated stator is made from a single strip of ferromagnetic sheet.

[0021] Suivant une autre caractéristique, la machine électrique comprend un premier boîtier comprenant un premier fluide de refroidissement et dans lequel est/sont installé(s) le bobinage de stator et/ou le dispositif électronique intégré. Un tel agencement permet de refroidir plus efficacement à cœur le bobinage de stator et/ou le dispositif électronique intégré. Les gradients de température sont réduits, ce qui implique une température interne plus homogène et augmente la fiabilité de la machine électrique. De plus, le fait de remplir le premier boîtier d’un fluide de refroidissement permet d’amortir les vibrations.According to another characteristic, the electric machine comprises a first housing comprising a first cooling fluid and in which is / are installed (s) the stator winding and / or the integrated electronic device. Such an arrangement makes it possible to cool the stator winding and / or the integrated electronic device more effectively to the core. The temperature gradients are reduced, which implies a more homogeneous internal temperature and increases the reliability of the electric machine. In addition, filling the first housing with coolant dampens vibrations.

[0022] Suivant une autre caractéristique, la machine électrique comprend un deuxième boîtier comprenant un deuxième fluide de refroidissement, la bobine d’excitation étant agencée à l’intérieur de ce deuxième boîtier. Comme expliqué précédemment, l’installation de la bobine d’excitation dans un carter rempli d’un fluide de refroidissement permet de la refroidir à cœur plus efficacement, de réduire les gradients de températures pour augmenter les performances de la machine électrique, d’amortir les vibrations lors du fonctionnement de la machine électrique et d’éviter les risques de feu.According to another characteristic, the electric machine comprises a second housing comprising a second cooling fluid, the excitation coil being arranged inside this second housing. As explained above, installing the excitation coil in a casing filled with a cooling fluid makes it possible to cool it to the core more efficiently, to reduce the temperature gradients to increase the performance of the electric machine, to dampen vibrations during the operation of the electric machine and avoid the risk of fire.

[0023] Avantageusement, mais non limitativement, le premier et/ou le deuxième fluide de refroidissement comprend une huile. L’huile joue un rôle d’amortisseur de manière efficace. Par ailleurs, les composants qui sont agencés dans le premier boîtier et/ou le deuxième boîtier ne sont pas soumis à l’humidité et tout l’espace du ce premier et/ou deuxième boîtier étant rempli d’huile, le risque de feu est limité.Advantageously, but not limited to, the first and / or the second cooling fluid comprises an oil. The oil effectively acts as a shock absorber. Furthermore, the components which are arranged in the first housing and / or the second housing are not subjected to humidity and the entire space of this first and / or second housing being filled with oil, the risk of fire is limit.

[0024] Suivant un autre mode de réalisation de l’invention, la machine électrique comprend un carter dans lequel sont logés au moins le rotor, la bobine d’excitation montée autour de la partie intermédiaire du rotor et un arbre d’entraînement s’étendant suivant l’axe de rotation, l’arbre d’entraînement comprenant une première extrémité qui est couplée à un fond du carter. Un tel agencement permet de libérer de l’espace pour l’agencement du dispositif électronique intégré à l’intérieur du stator puisque l’arbre d’entraînement (qui est destiné à être couplé à l’élément rotatif) ne s’étend pas à travers le l’anneau du stator. L’arbre d’entraînement s’arrête au niveau du fond du carter.According to another embodiment of the invention, the electric machine comprises a housing in which are housed at least the rotor, the excitation coil mounted around the intermediate part of the rotor and a drive shaft s' extending along the axis of rotation, the drive shaft comprising a first end which is coupled to a bottom of the casing. Such an arrangement makes it possible to free up space for the arrangement of the electronic device integrated inside the stator since the drive shaft (which is intended to be coupled to the rotary element) does not extend to through the stator ring. The drive shaft stops at the bottom of the housing.

[0025] Le dispositif électronique intégré est pourvue d’un alésage destiné au passage d’un élément rotatif.The integrated electronic device is provided with a bore intended for the passage of a rotary element.

[0026] Suivant une autre caractéristique de ce mode de réalisation, l’arbre d’entraînement est monté en rotation dans le carter et est guidé en rotation via des paliers de guidage en rotation.According to another characteristic of this embodiment, the drive shaft is rotatably mounted in the casing and is guided in rotation via rotationally guided bearings.

[0027] Suivant une caractéristique, le carter comprend des rainures ou des logements destinés à recevoir chacun au moins en partie l‘extrémité libre de dents du stator de sorte à raidir l’ensemble.According to one characteristic, the housing comprises grooves or housings intended to each receive at least partially the free end of the stator teeth so as to stiffen the assembly.

[0028] Suivant une autre caractéristique, la machine comprend un flasque configuré pour fermer le carter, le flasque comprenant des logements destinés à recevoir chacun au moins en partie l’extrémité libre des dents du stator de sorte à raidir l’ensemble.According to another characteristic, the machine comprises a flange configured to close the casing, the flange comprising housings each intended to receive at least partially the free end of the stator teeth so as to stiffen the assembly.

[0029] Avantageusement et selon l’invention, la longueur maximale de la première partie du rotor est supérieure au diamètre de la zone intérieure du stator, et la première partie du rotor est extérieure à la zone intérieure du rotor, en regard des extrémités des dents de la denture du stator, opposées à l’anneau.Advantageously and according to the invention, the maximum length of the first part of the rotor is greater than the diameter of the internal area of the stator, and the first part of the rotor is outside the internal area of the rotor, opposite the ends of the teeth of the stator toothing, opposite the ring.

[0030] Selon cet aspect de l’invention, la première partie du rotor fonctionnant comme succession de pôles magnétiques de même polarité est positionnée axialement par rapport au circuit magnétique formé par le stator tandis que la deuxième partie du rotor fonctionnant comme succession de pôles magnétiques de polarité opposée à la première partie est positionnée radialement par rapport au circuit magnétique formé par le stator.According to this aspect of the invention, the first part of the rotor operating as a succession of magnetic poles of the same polarity is positioned axially with respect to the magnetic circuit formed by the stator while the second part of the rotor operating as a succession of magnetic poles of opposite polarity to the first part is positioned radially with respect to the magnetic circuit formed by the stator.

[0031] Avantageusement et selon l’invention, la longueur maximale de la première partie du rotor est inférieure au diamètre de la zone intérieure du stator, et la première partie du rotor est disposée dans la zone intérieure du stator.Advantageously and according to the invention, the maximum length of the first part of the rotor is less than the diameter of the internal area of the stator, and the first part of the rotor is arranged in the internal area of the stator.

[0032] Selon cet aspect de l’invention, l’intégralité du rotor est disposée dans la zone intérieure du stator et les deux successions de pôles magnétiques du rotor sont positionnées radialement par rapport au circuit magnétique formé par le stator.According to this aspect of the invention, the entire rotor is arranged in the interior area of the stator and the two successions of magnetic poles of the rotor are positioned radially relative to the magnetic circuit formed by the stator.

[0033] Avantageusement et selon l’invention, la première partie du rotor et la deuxième partie du rotor ont la forme d’un cylindre droit ayant pour base un disque tronqué de p segments décalés angulairement de 2π/ρ, formés par des cordes distinctes parallèles et symétriques par rapport au centre du disque, ledit cylindre comprenant un alésage autour du centre du disque destiné à recevoir l’élément rotatif.Advantageously and according to the invention, the first part of the rotor and the second part of the rotor have the shape of a straight cylinder having for base a truncated disc of p segments offset angularly by 2π / ρ, formed by separate strings. parallel and symmetrical with respect to the center of the disc, said cylinder comprising a bore around the center of the disc intended to receive the rotary element.

[0034] Selon cet aspect de l’invention, les parties de rotor ont une longueur maximale égale au diamètre maximal du disque tronqué formant la base du cylindre et chaque segment les composant a une largeur égale à la distance entre les deux cordes de ce segment. La direction privilégiée de chaque segment de chaque partie de rotor est parallèle aux deux cordes de ce segment.According to this aspect of the invention, the rotor parts have a maximum length equal to the maximum diameter of the truncated disc forming the base of the cylinder and each segment making them up has a width equal to the distance between the two strings of this segment . The preferred direction of each segment of each rotor part is parallel to the two strings of this segment.

[0035] Les parties de rotor peuvent être directement fabriquées à partir d’un cylindre de révolution droit ayant pour base le disque complet par usinage des 2p segments.The rotor parts can be directly manufactured from a straight revolution cylinder based on the complete disc by machining the 2p segments.

[0036] La forme des rotors est particulièrement adaptée pour des pièces en rotation et s’adapte parfaitement au stator en forme d’anneau pour la circulation du flux magnétique, en minimisant l’entrefer sur les parties formant les pôles magnétiques.The shape of the rotors is particularly suitable for rotating parts and adapts perfectly to the ring-shaped stator for the circulation of magnetic flux, minimizing the air gap on the parts forming the magnetic poles.

[0037] Avantageusement et selon l’invention, la partie intermédiaire a la forme d’un cylindre de révolution.Advantageously and according to the invention, the intermediate part has the shape of a cylinder of revolution.

[0038] Selon cet aspect de l’invention, la partie intermédiaire est optimisée pour recevoir l’excitation transmise par la bobine d’excitation en forme d’anneau autour de la partie intermédiaire. En outre, la partie intermédiaire ne présente pas de balourd lors de la rotation. Le cylindre est creux pour permettre l’introduction de l’élément rotatif.According to this aspect of the invention, the intermediate part is optimized to receive the excitation transmitted by the ring-shaped excitation coil around the intermediate part. In addition, the intermediate part does not show any imbalance during rotation. The cylinder is hollow to allow the introduction of the rotating element.

[0039] Avantageusement et selon l’invention, la machine électrique comprend un générateur de tension continu d’alimentation de la bobine d’excitation, ledit générateur de tension continu étant configuré pour délivrer un courant continu de valeur de courant réglable.Advantageously and according to the invention, the electric machine comprises a direct voltage generator supplying the excitation coil, said direct voltage generator being configured to deliver a direct current of adjustable current value.

[0040] Selon cet aspect de l’invention, une modification de la valeur du courant continu d’alimentation de la bobine d’excitation permet le réglage du flux magnétique circulant dans la machine. En particulier, cela permet le réglage du couple délivré par la machine électrique lorsqu’elle fonctionne en mode moteur. Cela permet également un « défluxage » simple lorsqu’elle fonctionne en mode moteur et qu’il est nécessaire de la faire monter en vitesse en réduisant sa force électro-motrice.According to this aspect of the invention, a modification of the value of the direct current supplying the excitation coil allows the regulation of the magnetic flux circulating in the machine. In particular, this allows adjustment of the torque delivered by the electric machine when it is operating in motor mode. This also allows a simple "defluxing" when it operates in motor mode and it is necessary to increase it in speed by reducing its electro-motive force.

[0041] Cela permet aussi le réglage simple de la tension de sortie aux bornes du bobinage du stator lorsqu’elle fonctionne en mode générateur.This also allows simple adjustment of the output voltage across the stator winding when it is operating in generator mode.

[0042] Avantageusement et selon l’invention, le bobinage du stator comprend un nombre multiple de phases réparties sur la denture du stator, en particulier trois phases.Advantageously and according to the invention, the stator winding comprises a multiple number of phases distributed over the teeth of the stator, in particular three phases.

[0043] Selon cet aspect de l’invention, le stator est équipé d’un bobinage triphasé standard pour le fonctionnement de la machine électrique.According to this aspect of the invention, the stator is equipped with a standard three-phase winding for the operation of the electric machine.

[0044] Selon d’autres variantes de l’invention, le bobinage peut comprendre un autre nombre de phases selon l’application souhaitée.According to other variants of the invention, the winding can include another number of phases depending on the desired application.

[0045] L'invention concerne également une machine électrique caractérisée en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.The invention also relates to an electric machine characterized in combination by all or part of the characteristics mentioned above or below.

[0046] L’invention concerne encore un procédé de réalisation d’un stator d’une machine électrique présentant l’une quelconque des caractéristiques précédentes, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :The invention also relates to a method for producing a stator of an electric machine having any of the preceding characteristics, the method being characterized in that it comprises the following steps:

- fourniture d’une bande de tôle ferromagnétique comprenant une largeur L prédéterminée suivant une première direction, la largeur L étant mesurée entre un premier côté et un deuxième côté de la bande de tôle ferromagnétique,- supply of a strip of ferromagnetic sheet comprising a predetermined width L in a first direction, the width L being measured between a first side and a second side of the strip of ferromagnetic sheet,

- réalisation d’une pluralité d’encoches par découpure de manière à former des pattes, et- production of a plurality of notches by cutting so as to form legs, and

- enroulage de la bande de tôle autour d’un axe d’enroulement de sorte que plusieurs pattes soit superposées suivant un axe radial perpendiculaire à l’axe d’enroulement.- winding of the sheet metal strip around a winding axis so that several tabs are superimposed along a radial axis perpendicular to the winding axis.

[0047] [Math.l][Math.l]

X + n .eX + n .e

[0048] où n est un nombre entier allant de 0 à K-2 et K correspond au nombre d’encoches.Where n is an integer ranging from 0 to K-2 and K corresponds to the number of notches.

[0049] Suivant ce procédé, e est calculé suivant la formule :According to this method, e is calculated according to the formula:

[0050][0050]

[Math.2][Math.2]

Λ(θ) = (fp)-e +RiΛ (θ) = (fp) -e + Ri

[0051] avec Ri est le rayon interne du stator.With Ri is the internal radius of the stator.

[0052] L’invention concerne également un procédé de montage d’une machine électrique présentant l’une quelconque des caractéristiques susmentionnées. Ce procédé de montage comprend les étapes suivantes :The invention also relates to a method for mounting an electric machine having any of the above characteristics. This mounting process includes the following steps:

assemblage d’un premier boîtier étanche comprenant un premier fluide de refroidissement, le bobinage de stator et/ou le dispositif électronique intégré, insertion du premier boîtier assemblé sur le stator, et insertion au moins en partie du rotor dans la zone intérieure du stator.assembly of a first sealed housing comprising a first cooling fluid, the stator winding and / or the integrated electronic device, insertion of the first housing assembled on the stator, and insertion at least partially of the rotor in the interior area of the stator.

[0053] Un tel procédé d’assemblage permet de faciliter le montage et l’entretien de la machine électrique.Such an assembly process makes it easier to assemble and maintain the electric machine.

[0054] Suivant ce procédé de montage, l’étape d’assemblage du premier carter comprend les étapes suivantes :According to this mounting method, the step of assembling the first casing comprises the following steps:

installation d’un premier capot de manière étanche sur des parois annulaires radialement interne et externe du premier boîtier, disposition du bobinage autour de saillies s’étendant depuis une surface interne du premier capot suivant l’axe de rotation, connexion du bobinage de stator avec le dispositif électronique intégré, fermeture de manière étanche du premier boîtier avec un deuxième capot, injection d’un fluide de refroidissement dans le premier boîtier jusqu’à son remplissage.installation of a first cover in a sealed manner on radially internal and external annular walls of the first housing, arrangement of the winding around projections extending from an internal surface of the first cover along the axis of rotation, connection of the stator winding with the integrated electronic device, sealing the first housing in a sealed manner with a second cover, injecting a cooling fluid into the first housing until it is filled.

Brève description des figuresBrief description of the figures

[0055] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear during the reading of the detailed description which will follow for the understanding of which reference will be made to the appended drawings in which:

[0056][0056]

[fig. la-le][fig. the the]

La figure la est une vue schématique de droite d’un rotor d’une machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention pour p=2 ; La figure 1b est une vue schématiques de face d’un rotor d’une machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention pour p=2 ; La figure le est une vue schématique de gauche d’un rotor d’une machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention pour p=2 ;Figure la is a schematic right view of a rotor of an electric machine according to an embodiment of the invention for p = 2; FIG. 1b is a schematic front view of a rotor of an electric machine according to an embodiment of the invention for p = 2; FIG. 1c is a diagrammatic left view of a rotor of an electric machine according to an embodiment of the invention for p = 2;

[0057][0057]

[fig.2a-2b][fig.2a-2b]

La figure 2a est une vue schématique de droite d’un stator d’une machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention ; La figure 2b est une vue schématique de face d’un stator d’une machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention ; [fig.3a-3b]Figure 2a is a schematic right view of a stator of an electric machine according to an embodiment of the invention; FIG. 2b is a schematic front view of a stator of an electric machine according to an embodiment of the invention; [fig.3a-3b]

La figure 3a est une vue schématique de droite d’une bobine d’excitation d’une machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention ; La figure 3b est une vue schématique de face d’une bobine d’excitation d’une machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention ;Figure 3a is a schematic right view of an excitation coil of an electric machine according to an embodiment of the invention; FIG. 3b is a schematic front view of an excitation coil of an electric machine according to an embodiment of the invention;

[fig.4a-4b][fig.4a-4b]

La figure 4a est une vue schématique de droite d’une machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention ; La figure 4b est une vue schématique de face de la machine électrique illustrée sur la figure 4a ;Figure 4a is a schematic right view of an electric machine according to an embodiment of the invention; Figure 4b is a schematic front view of the electric machine illustrated in Figure 4a;

[0058] [fig.5-6][Fig.5-6]

La figure 5 illustre un autre mode de réalisation d’une machine électrique comprenant un dispositif électronique intégré à l’intérieur de celle-ci; La figure 6 est une vue arrière du dispositif électronique intégré de la machine électrique représentée sur la figure 5Figure 5 illustrates another embodiment of an electric machine comprising an electronic device integrated therein; Figure 6 is a rear view of the integrated electronic device of the electric machine shown in Figure 5

[0059] [fig.7][Fig.7]

La figure 7 est un exemple de réalisation d’un dispositif électronique intégré selon l’invention ;Figure 7 is an embodiment of an integrated electronic device according to the invention;

[0060] [fig. 8][Fig. 8]

La figure 8 est un autre exemple de réalisation d’un dispositif électronique intégré selon l’invention ;Figure 8 is another embodiment of an integrated electronic device according to the invention;

[0061] [fig.9][Fig.9]

La figure 9 est un autre exemple de réalisation d’un dispositif électronique intégré selon l’invention ;Figure 9 is another embodiment of an integrated electronic device according to the invention;

[0062] [fig.10][Fig.10]

La figure 10 est un autre exemple de réalisation d’un dispositif électronique intégré selon l’invention ;Figure 10 is another embodiment of an integrated electronic device according to the invention;

[0063] [fig. 11][Fig. 11]

La figure 11 est un mode de réalisation d’un stator feuilleté et réalisé en une seule pièce selon l’invention ;Figure 11 is an embodiment of a laminated stator and made in one piece according to the invention;

[0064] [fig. 12-13][Fig. 12-13]

La figure 12 représente une étape de réalisation d’un exemple de stator feuilleté en une seule pièce selon l’invention ; La figure 13 illustre un exemple de bande de tôle ferromagnétique destinée à réaliser un stator feuilleté en une seule pièce selon l’invention ;FIG. 12 shows a step in producing an example of a laminated stator in one piece according to the invention; FIG. 13 illustrates an example of a strip of ferromagnetic sheet metal intended to produce a laminated stator in one piece according to the invention;

[0065] [fig. 14][Fig. 14]

La figure 14 représente un autre mode de réalisation d’une machine électrique comprenant au moins un carter isolant des organes de la machine électrique selon l’invention ;FIG. 14 shows another embodiment of an electric machine comprising at least one casing insulating organs of the electric machine according to the invention;

[0066] [fig. 15][Fig. 15]

La figure 15 est une vue en perspective d’un carter dans lequel sont logés des composants d’une machine électrique tels qu’un dispositif électronique intégré selon l’invention ;Figure 15 is a perspective view of a housing in which are housed components of an electric machine such as an integrated electronic device according to the invention;

[0067] [fig. 16][Fig. 16]

La figure 16 est une vue en coupe et de détail du carter représenté sur la figure 16 selon l’invention ;Figure 16 is a sectional and detailed view of the housing shown in Figure 16 according to the invention;

[0068] [fig. 17-18][Fig. 17-18]

La figure 17 est une vue en coupe axiale d’un autre mode de réalisation d’une machine électrique comprenant un dispositif électronique intégré ; La figure 18 est une vue arrière du dispositif électronique intégré destiné à équiper la machine électrique représentée sur la figure 17 ;Figure 17 is an axial sectional view of another embodiment of an electric machine comprising an integrated electronic device; Figure 18 is a rear view of the integrated electronic device intended to equip the electric machine shown in Figure 17;

[0069] [fig. 19-21][Fig. 19-21]

La figure 19 représente de manière schématique et en perspective un carter dans lequel sont logés des composants de la machine électrique tels qu’un rotor selon l’invention ; La figure 20 est une vue de face du carter représenté sur la figure 19 selon l’invention ; La figure 21 est une vue en coupe axiale et de détail du carter destiné à équiper la machine électrique représentée sur la figure 17 selon l’invention. Description détaillée de l’inventionFigure 19 shows schematically and in perspective a housing in which are housed components of the electric machine such as a rotor according to the invention; Figure 20 is a front view of the housing shown in Figure 19 according to the invention; Figure 21 is an axial and detailed sectional view of the housing intended to equip the electric machine shown in Figure 17 according to the invention. Detailed description of the invention

[0070] Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations. Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d’illustration et de clarté.The following embodiments are examples. Although the description refers to one or more embodiments, this does not necessarily mean that each reference relates to the same embodiment, or that the characteristics apply only to a single embodiment. Simple features of different embodiments can also be combined to provide other embodiments. In the figures, the scales and the proportions are not strictly observed, for purposes of illustration and clarity.

[0071] Les figures suivantes décrivent les composants d’une machine électrique synchrone sans balais et sans aimants selon un mode de réalisation de l’invention, configurée pour entrainer en rotation un élément rotatif autour d’un axe de rotation de la machine électrique ou pour générer de l’énergie électrique à partir de l’énergie mécanique transmise par ledit élément rotatif.The following figures describe the components of a brushless synchronous electric machine and without magnets according to an embodiment of the invention, configured to drive in rotation a rotary element around an axis of rotation of the electric machine or to generate electrical energy from the mechanical energy transmitted by said rotary element.

[0072] Les figures la, 1b et le représentent schématiquement un rotor 10 d’une machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention, respectivement vu de droite, de face et de gauche.Figures la, 1b and schematically represent a rotor 10 of an electric machine according to an embodiment of the invention, respectively seen from the right, from the front and from the left.

[0073] Le rotor 10 comprend une première partie 12a et une deuxième partie 12b reliées par une partie 14 intermédiaire.The rotor 10 comprises a first part 12a and a second part 12b connected by an intermediate part 14.

[0074] La première partie 12a et la deuxième partie 12b ont la forme d’un cylindre droit ayant pour base un disque tronqué de deux segments formés par des cordes distinctes parallèles et symétriques par rapport au centre du disque. Chaque première et deuxième partie comprend un alésage (respectivement référencés 16a et 16b) autour du centre du disque destiné à recevoir l’élément rotatif.The first part 12a and the second part 12b have the shape of a straight cylinder having for base a truncated disc of two segments formed by separate strings parallel and symmetrical with respect to the center of the disc. Each first and second part includes a bore (respectively referenced 16a and 16b) around the center of the disc intended to receive the rotary element.

[0075] La partie 14 intermédiaire est un cylindre de révolution comprenant de la même façon un alésage destiné à recevoir l’élément rotatif.The intermediate part 14 is a cylinder of revolution comprising in the same way a bore intended to receive the rotary element.

[0076] Les trois alésages 16a, 16b et 16c sont ainsi de la même taille et alignés de sorte à former un alésage 16 traversant configuré pour accueillir l’élément rotatif dans le rotor 10.The three bores 16a, 16b and 16c are thus the same size and aligned so as to form a through bore 16 configured to receive the rotary element in the rotor 10.

[0077] Comme visible sur la figure 1b, la première partie 12a présente une première direction 18a privilégiée, et la deuxième partie 12b présente une deuxième direction 18b privilégiée. La première direction 18b privilégiée est perpendiculaire à la deuxième direction 18b privilégiée.As shown in Figure 1b, the first part 12a has a first preferred direction 18a, and the second part 12b has a second preferred direction 18b. The first preferred direction 18b is perpendicular to the second preferred direction 18b.

[0078] Les figures 2a et 2b représentent schématiquement un stator 20 d’une machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention, respectivement vu de droite et de face.Figures 2a and 2b schematically represent a stator 20 of an electric machine according to an embodiment of the invention, respectively seen from the right and from the front.

[0079] Le stator 20 comprend un anneau 22 s’étendant selon un plan 23 préférentiel, une denture 24 et un bobinage 28.The stator 20 comprises a ring 22 extending along a preferential plane 23, a toothing 24 and a winding 28.

[0080] La denture 24 comprend une pluralité de dents (dont seule une partie est référencée sous la référence 26 sur les figures pour des raisons de clarté) s’étendant depuis l’anneau 22 parallèlement à l’axe de l’anneau qui sera l’axe de rotation de l’élément rotatif. Le bobinage 28 est représenté en partie sur la figure 2b, et est enroulé autour des dents 26 de la denture. Une seule phase du bobinage est ici représentée, le bobinage pouvant comprendre plusieurs phases de façon connues. De même, l’enroulement autour des dents est représenté à titre d’exemple et d’autres schémas d’enroulement peuvent être utilisés selon les caractéristiques du stator souhaitées.The toothing 24 includes a plurality of teeth (only part of which is referenced under the reference 26 in the figures for reasons of clarity) extending from the ring 22 parallel to the axis of the ring which will the axis of rotation of the rotary element. The coil 28 is shown in part in Figure 2b, and is wound around the teeth 26 of the teeth. A single phase of the winding is shown here, the winding can include several phases in known manner. Likewise, the winding around the teeth is shown by way of example and other winding diagrams can be used depending on the characteristics of the stator desired.

[0081] Les dents de la denture délimitent une zone 30 intérieure du stator, qui forme un cylindre de révolution autour de l’axe de rotation de l’élément rotatif.The teeth of the toothing delimit an interior zone 30 of the stator, which forms a cylinder of revolution around the axis of rotation of the rotary element.

[0082] Les figures 3a et 3b représentent schématiquement une bobine 40 d’excitation d’une machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention, respectivement vue de droite et de face.Figures 3a and 3b schematically show a coil 40 for exciting an electric machine according to an embodiment of the invention, respectively seen from the right and from the front.

[0083] La bobine 40 d’excitation prend la forme d’un anneau dans lequel est enroulé le fil 42 conducteur formant la bobine 40 d’excitation. La bobine d’excitation est alimentée par un générateur 44 de courant continu dont la valeur peut être réglable.The excitation coil 40 takes the form of a ring in which is wound the conductive wire 42 forming the excitation coil 40. The excitation coil is supplied by a generator 44 of direct current whose value can be adjustable.

[0084] Le diamètre 46 intérieur de la bobine 40 d’excitation doit être légèrement supérieur au diamètre extérieur de la partie intermédiaire 14 du rotor afin de permettre l’induction magnétique de celui-ci.The inside diameter 46 of the excitation coil 40 must be slightly greater than the outside diameter of the intermediate part 14 of the rotor in order to allow the magnetic induction thereof.

[0085] Les figures 4a et 4b représentent schématiquement une machine 50 électrique selon un mode de réalisation de l’invention, respectivement vue de droite et de face. La machine électrique est l’assemblage du rotor 10, du stator 20 et de la bobine 40 d’excitation tels que décrits précédemment.Figures 4a and 4b schematically represent an electric machine 50 according to an embodiment of the invention, respectively viewed from the right and from the front. The electric machine is the assembly of the rotor 10, the stator 20 and the excitation coil 40 as described above.

[0086] L’élément 100 rotatif associé à la machine 50 électrique est représenté inséré dans le rotor 10. Il tourne autour de l’axe 200 de rotation.The rotary element 100 associated with the electric machine 50 is shown inserted in the rotor 10. It rotates around the axis 200 of rotation.

[0087] Dans la machine électrique assemblée, l’axe 200 de rotation est aussi l’axe de rotation du rotor, et l’axe autour duquel sont disposés la bobine 40 d’excitation et le stator 20.In the assembled electrical machine, the axis 200 of rotation is also the axis of rotation of the rotor, and the axis around which are arranged the excitation coil 40 and the stator 20.

[0088] Le bobinage 28 du stator est représenté par un seul élément pour schématiser et est disposé du côté de l’anneau 22 du stator 20.The stator winding 28 is represented by a single element to schematize and is arranged on the side of the ring 22 of the stator 20.

[0089] Le rotor 10 est disposé au moins en partie dans la zone 30 intérieure formée par la denture du stator. Ici, la partie 14 intermédiaire et la deuxième partie 12b sont disposées dans la zone 30 intérieure. Lorsque la machine 50 électrique est en fonctionnement, le stator 20 est fixe et le rotor 10 est en rotation par rapport au stator 20. Un ou plusieurs roulements (non-représentés) disposés entre le rotor 10 et le stator 20 peuvent être utilisés pour maintenir les éléments en place. Alternativement, en fonctionnement générateur, l’élément rotatif maintient le rotor 10 en place dans le stator 20 et aucun roulement n’est nécessaire.The rotor 10 is arranged at least partially in the inner zone 30 formed by the teeth of the stator. Here, the intermediate part 14 and the second part 12b are arranged in the interior zone 30. When the electric machine 50 is in operation, the stator 20 is fixed and the rotor 10 is rotated relative to the stator 20. One or more bearings (not shown) disposed between the rotor 10 and the stator 20 can be used to maintain elements in place. Alternatively, in generator operation, the rotary element keeps the rotor 10 in place in the stator 20 and no bearing is necessary.

[0090] La bobine 40 d’excitation est disposée dans le stator 20 autour de la partie 14 intermédiaire du rotor 10 en laissant un entrefer 52. Lorsqu’elle est alimentée, elle provoque par induction l’apparition d’un flux magnétique continu dans le rotor 10, représenté par des flèches. Le flux électrique continu permet la polarisation du rotor, de sorte à ce que la première partie 12a se comporte comme un pôle magnétique nord et la deuxième partie 12b se comporte comme un pôle magnétique sud. Ainsi, le flux électrique se déplace du pôle sud vers le pôle nord, donc de la deuxième partie 12b du rotor à la première partie 12a du rotor, est transmis axialement par les dentures du stator via l’entrefer 54 entre la première partie 12a et le stator 20. En d’autres termes, le flux électrique circule axialement (suivant l’axe 200 de rotation) dans les dents 26 du stator 20. Le flux magnétique circule ensuite vers le stator.The excitation coil 40 is arranged in the stator 20 around the intermediate part 14 of the rotor 10 leaving a gap 52. When it is supplied, it induces by induction the appearance of a continuous magnetic flux in the rotor 10, represented by arrows. The continuous electric flow allows the polarization of the rotor, so that the first part 12a behaves like a north magnetic pole and the second part 12b behaves like a south magnetic pole. Thus, the electric flow moves from the south pole to the north pole, therefore from the second part 12b of the rotor to the first part 12a of the rotor, is transmitted axially by the teeth of the stator via the air gap 54 between the first part 12a and the stator 20. In other words, the electric flux circulates axially (along the axis 200 of rotation) in the teeth 26 of the stator 20. The magnetic flux then circulates towards the stator.

[0091] Du fait de son positionnement au niveau de la partie 14 intermédiaire, la bobine 40 d’excitation n’est pas influencée par les pôles qu’elle crée lors de la rotation desdits pôles.Due to its positioning at the intermediate part 14, the excitation coil 40 is not influenced by the poles that it creates during the rotation of said poles.

[0092] Comme visible sur la figure 4b, le passage du flux magnétique du stator 20 au pôle sud du rotor, c'est-à-dire la deuxième partie 12b, se fait de façon radiale via l’entrefer 56. Le fait que les directions privilégiées de la première partie 12a et de la deuxième partie 12b soit perpendiculaires permet à ce que les dents de la denture 24 soient alternativement proches d’un pôle puis de l’autre, permettant une circulation des flux du rotor vers le stator ou du stator vers le rotor dans des directions perpendiculaires l’une à l’autre.As can be seen in FIG. 4b, the passage of the magnetic flux from the stator 20 to the south pole of the rotor, that is to say the second part 12b, takes place radially via the air gap 56. The fact that the preferred directions of the first part 12a and of the second part 12b being perpendicular allows the teeth of the toothing 24 to be alternately close to one pole and then to the other, allowing circulation of the fluxes from the rotor to the stator or from the stator to the rotor in directions perpendicular to each other.

[0093] Un autre mode de réalisation de cette machine électrique est représenté sur les figures 5 à 10. La machine électrique 50 comprend les composants similaires à ceux de la machine électrique des figures 4a et 4b. Ce mode de réalisation diffère du précédent en ce que la machine électrique comprend en outre un dispositif électronique intégré 300 à l’intérieur de celle-ci.Another embodiment of this electric machine is shown in Figures 5 to 10. The electric machine 50 includes components similar to those of the electric machine of Figures 4a and 4b. This embodiment differs from the previous one in that the electric machine further comprises an integrated electronic device 300 inside of it.

[0094] En particulier, comme nous pouvons le voir sur la figure 5, le dispositif électronique intégré est disposé au moins en partie à l’intérieur du stator 20. Ce dispositif électronique intégré 300 est agencé dans la zone 30 intérieure du stator. Celui-ci est monté suivant l’axe 200 de rotation entre le rotor 10 (en particulier la deuxième partie 12b) et une surface arrière 201 du stator.In particular, as we can see in Figure 5, the integrated electronic device is arranged at least partially inside the stator 20. This integrated electronic device 300 is arranged in the interior area 30 of the stator. This is mounted along the axis 200 of rotation between the rotor 10 (in particular the second part 12b) and a rear surface 201 of the stator.

[0095] En référence à la figure 6, le dispositif électronique intégré 300 présente une forme annulaire d’axe central C. Celui-ci présente un diamètre ou une longueur suivant un axe radial 350 perpendiculaire à l’axe 200 de rotation. La diamètre du dispositif électronique intégré 300 est inférieur au diamètre de la zone 30 intérieure du stator 20. Le dispositif électronique intégré 300 comprend un trou traversant 310 qui traverse celuici de part et d’autre suivant l’axe central C. Ce dernier est coaxial avec l’axe 200 de rotation. L’élément 100 est inséré à travers le dispositif électronique intégré 300.Referring to Figure 6, the integrated electronic device 300 has an annular shape with a central axis C. It has a diameter or a length along a radial axis 350 perpendicular to the axis 200 of rotation. The diameter of the integrated electronic device 300 is less than the diameter of the interior zone 30 of the stator 20. The integrated electronic device 300 comprises a through hole 310 which passes through it on either side along the central axis C. The latter is coaxial with the axis 200 of rotation. The element 100 is inserted through the integrated electronic device 300.

[0096] Les figures 7 à 10 illustrent différents agencements du dispositif électronique intégré 300 dans la machine électrique 50.Figures 7 to 10 illustrate different arrangements of the integrated electronic device 300 in the electric machine 50.

[0097] Sur la figure 7, la machine électrique constitue un moteur électrique synchrone alimenté par une source d’alimentation électrique 316. Dans le présent exemple, il s’agit d’une source d’alimentation électrique continu. Le moteur électrique synchrone permet de fournir un couple nécessaire à l’élément 100 rotatif. Le dispositif électronique intégré comprend un onduleur 311 qui est alimenté par la source d’alimentation électrique continue. L’onduleur permet de fournir de l'énergie électrique au bobinage 28 auquel il est relié. Cet onduleur 311 est multi-phasé. Celui-ci comprend en particulier deux bornes de courant continu couplées à la source d’alimentation électrique 316 et une borne de courant alternatif couplée au bobinage 28.In FIG. 7, the electric machine constitutes a synchronous electric motor supplied by an electric power source 316. In the present example, it is a continuous electric power source. The synchronous electric motor provides the necessary torque for the rotating element 100. The integrated electronic device includes an inverter 311 which is powered by the DC power source. The inverter supplies electrical energy to the winding 28 to which it is connected. This 311 inverter is multi-phase. This comprises in particular two DC terminals coupled to the power source 316 and an AC terminal coupled to the coil 28.

[0098] Le dispositif électrique intégré 300 comprend en outre une unité de contrôle 312 qui est reliée électriquement à l’onduleur 311 et à la source d’alimentation électrique 316 continue. Cette unité de contrôle 312 est configurée de manière que les bonnes consignes soient générées vers l’onduleur et un hacheur décrit ci-après de l’excitation de la machine électrique.The integrated electrical device 300 further comprises a control unit 312 which is electrically connected to the inverter 311 and to the continuous electrical power source 316. This control unit 312 is configured so that the correct setpoints are generated towards the inverter and a chopper described below of the excitation of the electric machine.

[0099] un ’ensemble « redresseur + hacheur + filtre » de l’excitation de la machine électrique.A "rectifier + chopper + filter" assembly of the excitation of the electric machine.

[0100] Le dispositif électronique intégré 300 est complété par un hacheur + filtre 313 qui est alimenté par la source d’alimentation électrique continue par deux bornes de courant continu. Le hacheur 313 est également couplé à la bobine 40 d’excitation du rotor de sorte que cette dernière soit alimentée en courant continu. Le hacheur est également couplé électriquement à l’unité de contrôle 312 par deux bornes.The integrated electronic device 300 is completed by a chopper + filter 313 which is supplied by the DC power source by two DC terminals. The chopper 313 is also coupled to the rotor excitation coil 40 so that the latter is supplied with direct current. The chopper is also electrically coupled to the control unit 312 by two terminals.

[0101] Sur la figure 8, la machine électrique constitue un moteur électrique synchrone alimenté par une source d’alimentation électrique 316, ici alternatif. Le moteur électrique synchrone permet de fournir un couple nécessaire à l’élément 100 rotatif. Le dispositif électronique intégré 300 comprend un onduleur 311, un hacheur + filtre 313 et unité de contrôle 312 qui sont configurés de manière similaire au mode de réalisation précédent. Dans cet exemple de réalisation, le dispositif électronique intégré comprend un redresseur en amont de l’onduleur ainsi qu’un redresseur en amont du hacheur. Le module redresseur et onduleur comprend alors trois bornes de courant alternatif couplées à la source d’alimentation électrique alternatif et une borne de courant alternatif couplé au bobinage 28.In FIG. 8, the electric machine constitutes a synchronous electric motor supplied by an electric power source 316, here alternating. The synchronous electric motor provides the necessary torque for the rotating element 100. The integrated electronic device 300 includes an inverter 311, a chopper + filter 313 and control unit 312 which are configured similarly to the previous embodiment. In this exemplary embodiment, the integrated electronic device comprises a rectifier upstream of the inverter as well as a rectifier upstream of the chopper. The rectifier and inverter module then comprises three alternating current terminals coupled to the AC power source and an alternating current terminal coupled to the winding 28.

[0102] Le module redresseur et hacheur comprend trois bornes de courant alternatif couplées à la source d’alimentation électrique et deux borne de courant continu couplé au bobine 40 d’excitation du rotor de sorte que cette dernière soit alimentée en courant continu. Ce module est également couplé électriquement à l’unité de contrôle 312.The rectifier and chopper module comprises three alternating current terminals coupled to the electrical power source and two direct current terminals coupled to the excitation coil 40 of the rotor so that the latter is supplied with direct current. This module is also electrically coupled to the control unit 312.

[0103] L’unité de contrôle 312 génère les consignes de pilotage de l’onduleur et du hacheur pour assurer le bon fonctionnement de la machine..The control unit 312 generates the control instructions for the inverter and the chopper to ensure the proper functioning of the machine.

[0104] Sur la figure 9, la machine électrique constitue un générateur délivrant un courant multi-phasé alternatif. Le dispositif électronique intégré 300 comprend un ensemble 315 redresseur +hacheur + filtre. Le hacheur est alimenté par la source d’alimentation électrique 316 ici alternatif et couplé à la bobine 40 d’excitation. Pour cela, l’ensemble + redresseur + hacheur comprend une borne de courant couplée à la source d’alimentation électrique alternatif et deux bornes de courant couplées à la bobine 40 d’excitation.In FIG. 9, the electric machine constitutes a generator delivering an alternating multi-phase current. The integrated electronic device 300 includes a set 315 rectifier + chopper + filter. The chopper is powered by the AC power source 316 here and coupled to the excitation coil 40. For this, the assembly + rectifier + chopper includes a current terminal coupled to the AC power source and two current terminals coupled to the excitation coil 40.

[0105] Le dispositif électrique intégré 300 comprend en outre l’unité de contrôle 312 qui est reliée électriquement au redresseur+hacheur+filtre 315 et à la source d’alimentation électrique alternatif générée par le générateur. Cette unité de contrôle 312 est configurée de manière à piloter le hacheur pour que l’excitation de la génératrice soit adaptée au bon fonctionnement.The integrated electrical device 300 further comprises the control unit 312 which is electrically connected to the rectifier + chopper + filter 315 and to the alternative electrical power source generated by the generator. This control unit 312 is configured so as to control the chopper so that the excitation of the generator is adapted to the correct operation.

[0106] La figure 10 représente une machine électrique 50 constituant un générateur à courant continu. Cet exemple de réalisation est comparable au système de la figure 9, avec un redresseur qui transforme l’alternatif en continu vers le réseau.FIG. 10 represents an electric machine 50 constituting a DC generator. This exemplary embodiment is comparable to the system of FIG. 9, with a rectifier which transforms the alternative continuously to the network.

[0107] Dans le cas d’une machine électrique alimentée par une source d’alimentation alternatif, le flux électrique alternatif circule axialement (suivant l’axe 200 de rotation) dans les dents 26 du stator 20. De même, le flux électrique alternatif circule circonférentiellement dans le stator 20 (en particulier l’anneau 22) autour de l’axe 200 de rotation. Le flux magnétique circule ensuite vers le stator.In the case of an electric machine powered by an alternating power source, the alternating electric flow circulates axially (along the axis 200 of rotation) in the teeth 26 of the stator 20. Likewise, the alternating electric flow circulates circumferentially in the stator 20 (in particular the ring 22) around the axis 200 of rotation. The magnetic flux then flows to the stator.

[0108] Pour limiter les pertes de courant de Foucault, le stator 20’ illustré sur la figure 11 est feuilleté et est réalisé en une seule pièce. En d’autres termes, le stator feuilleté est monobloc. Le fait de réaliser le stator en une seule pièce permet de minimiser les coûts de fabrication de celui-ci. En effet, une seule bande de tôle est nécessaire pour la réalisation de ce stator et un nombre d’étape limité comme nous le verrons dans la suite de la description.To limit the eddy current losses, the stator 20 ’illustrated in FIG. 11 is laminated and is made in one piece. In other words, the laminated stator is in one piece. The fact of making the stator in one piece makes it possible to minimize the manufacturing costs of the latter. Indeed, only one sheet metal strip is necessary for the production of this stator and a limited number of steps as we will see in the following description.

[0109] Dans un premier mode de réalisation de ce stator 20’ feuilleté illustré sur la figure 11, chaque dent 26 comporte une pluralité de feuilles de tôle ferromagnétique disposées, les unes au-dessus des autres, suivant un axe radial perpendiculaire à l’axe de l’anneau (ici l’axe 200 de rotation). L’anneau 22 du stator 20’ comporte également une pluralité de feuilles de tôle ferromagnétique qui sont disposées suivant l’axe 200 de rotation.In a first embodiment of this laminated stator 20 ′ illustrated in FIG. 11, each tooth 26 comprises a plurality of sheets of ferromagnetic sheet metal arranged, one above the other, along a radial axis perpendicular to the axis of the ring (here the axis 200 of rotation). The ring 22 of the stator 20 ’also includes a plurality of sheets of ferromagnetic sheet metal which are arranged along the axis 200 of rotation.

[0110] Le stator 20’ feuilleté en une seule pièce est réalisé suivant un procédé illustré en partie sur les figures 12 et 13. Le procédé comprend la fourniture d’une unique bande de tôle ferromagnétique 400. Cette dernière présente largeur L prédéterminée suivant une première direction. Cette première direction est parallèle à l’axe 200 de rotation dans un état installé du stator dans la machine électrique. La bande de tôle 400 est avantageusement plane. La largeur L est mesurée entre un premier côté 401 et un deuxième côté 402 de la bande de tôle ferromagnétique. Les premier et deuxième côté 401, 402 sont opposés suivant la première direction et sont parallèles. La bande de tôle ferromagnétique 400 comprend également un premier bord 403 et un deuxième bord 404 opposés suivant une deuxième direction. Cette deuxième direction est ici perpendiculaire à la première direction.The stator 20 'laminated in one piece is produced according to a method illustrated in part in Figures 12 and 13. The method includes the provision of a single strip of ferromagnetic sheet 400. The latter has width L predetermined according to a first direction. This first direction is parallel to the axis 200 of rotation in an installed state of the stator in the electric machine. The sheet metal strip 400 is advantageously flat. The width L is measured between a first side 401 and a second side 402 of the strip of ferromagnetic sheet. The first and second sides 401, 402 are opposite in the first direction and are parallel. The strip of ferromagnetic sheet 400 also includes a first edge 403 and a second edge 404 opposite in a second direction. This second direction is here perpendicular to the first direction.

[0111] Plusieurs encoches 405 sont réalisées par découpure dans la bande de tôle ferromagnétique 400 de manière à former des pattes 406. Chaque patte 406 est définie par deux encoches de part et d’autre de celle-ci suivant la deuxième direction. Ces dernières sont destinées à former les dents 26 du stator. Les encoches 405 sont disposées suivant la deuxième direction. Chaque encoche 405 s’étend depuis le premier côté 406 suivant la première direction et présente une largeur inférieure à celle de la bande de tôle ferromagnétique. La partie de la bande de tôle non découpée permet de former l’anneau du stator.Several notches 405 are produced by cutting from the strip of ferromagnetic sheet metal 400 so as to form tabs 406. Each tab 406 is defined by two notches on either side thereof in the second direction. The latter are intended to form the teeth 26 of the stator. The notches 405 are arranged in the second direction. Each notch 405 extends from the first side 406 in the first direction and has a width less than that of the strip of ferromagnetic sheet. The part of the strip of sheet metal not cut allows to form the ring of the stator.

[0112] La bande de tôle ferromagnétique 400 est ensuite enroulée autour d’un axe d’enroulement 407 de manière que les pattes 406 se superposent les une au-dessus des autres radialement par rapport à cet axe d’enroulement. L’axe d’enroulement est perpendiculaire à la deuxième direction et est coaxial à l’axe 200 de rotation dans une situation d’installation dans la machine électrique.The strip of ferromagnetic sheet 400 is then wound around a winding axis 407 so that the tabs 406 overlap one above the other radially with respect to this winding axis. The winding axis is perpendicular to the second direction and is coaxial with the axis of rotation 200 in an installation situation in the electric machine.

[0113] Nous obtenons alors un stator formé de plusieurs feuilles de cette bande de tôle ferromagnétique.We then obtain a stator formed from several sheets of this strip of ferromagnetic sheet.

[0114] Suivant ce mode de réalisation, l’écart ou la distance entre chaque encoche successive est définie par la formuleAccording to this embodiment, the difference or the distance between each successive notch is defined by the formula

[0115] [Math.l][0115] [Math.l]

X + n .eX + n .e

[0116] où n est un nombre entier allant de 0 à K-2 et K correspond au nombre d’encoches.Where n is an integer ranging from 0 to K-2 and K corresponds to the number of notches.

[0117] Le calcul de e se fait en considérant que l’empilement ou la superposition des pattes de la bande de tôle ferromagnétique obtenue est une spirale d’Archimède dont le pas e est égal à l’épaisseur de la bande de tôle ferromagnétique. Son équation polaire est donc exprimée par la formule suivante :The calculation of e is done by considering that the stacking or superposition of the legs of the strip of ferromagnetic sheet metal obtained is an Archimedes spiral whose pitch e is equal to the thickness of the strip of ferromagnetic sheet metal. Its polar equation is therefore expressed by the following formula:

[0118] [Math.2][Math.2]

[0119] où Ri est le rayon interne du stator.Where Ri is the internal radius of the stator.

[0120] Il est bien entendu possible de réaliser les encoches après enroulage de la bande de tôle ferromagnétique pour former le stator feuilleté.It is of course possible to make the notches after winding the strip of ferromagnetic sheet to form the laminated stator.

[0121] Les encoches sont réalisées par tout type d’outil adéquat par exemple à l’aide d’un fil.The notches are produced by any suitable type of tool, for example using a wire.

[0122] Avec un tel procédé de réalisation, il n’y a pas de défaut de géométrie dans le stator.With such a production method, there is no geometry defect in the stator.

[0123] La figure 14 représente un autre mode de réalisation d’une machine électrique 50 avec un dispositif électronique intégré 300 qui sont refroidis efficacement dans le but d’améliorer la performance de la machine électrique. Comme nous l’avons vu dans le mode de réalisation de la figure 5, le dispositif électronique intégré est installé à l’intérieur du stator. Dans cet exemple de réalisation, la machine électrique 50 comprend un premier boîtier 29 dans lequel est/sont installé(s) le bobinage 28 de stator et/ou le dispositif électronique intégré 300.FIG. 14 shows another embodiment of an electric machine 50 with an integrated electronic device 300 which are effectively cooled in order to improve the performance of the electric machine. As we have seen in the embodiment of Figure 5, the integrated electronic device is installed inside the stator. In this exemplary embodiment, the electric machine 50 comprises a first housing 29 in which is / are installed the stator winding 28 and / or the integrated electronic device 300.

[0124] Comme nous pouvons le voir sur la figure 14, le bobinage 28 et le dispositif électronique intégré sont agencés à l’intérieur du premier boîtier 29. Ce premier boîtier 29 étanche comprend un fluide de refroidissement 31. L’agencement du premier boîtier rempli d’un fluide de refroidissement est possible du fait que le bobinage 28 se trouve à distance d’au moins l’entrefer 52. Ce premier boîtier permet d’isoler le bobinage 28 et le dispositif électronique intégré 300 des autres composants de la machine électronique 50.As we can see in Figure 14, the coil 28 and the integrated electronic device are arranged inside the first housing 29. This first sealed housing 29 includes a coolant 31. The arrangement of the first housing filled with a cooling fluid is possible because the winding 28 is at a distance from at least the air gap 52. This first housing makes it possible to isolate the winding 28 and the integrated electronic device 300 from the other components of the machine electronics 50.

[0125] Suivant une caractéristique avantageuse, mais non limitative, le fluide de refroidissement 31 est alimenté par une source extérieure de sorte à faire circuler le fluide dans le premier boîtier. Dans ce cas, la surface extérieure 32 du premier boîtier 29 peut faire office d’un échangeur de chaleur. Bien entendu, il n’est pas nécessaire de faire circuler le fluide à l’intérieur du premier boîtier.According to an advantageous but non-limiting characteristic, the cooling fluid 31 is supplied by an external source so as to circulate the fluid in the first housing. In this case, the outer surface 32 of the first housing 29 can act as a heat exchanger. Of course, there is no need to circulate the fluid inside the first housing.

[0126] En référence aux figures 15 et 16, le premier boîtier 29 comprend une paroi radialement interne 33 et une paroi radialement externe 44 qui sont annulaires et qui sont coaxiales avec l’axe 200 de rotation. Le premier boîtier 29 comprend également un premier capot 35 et un deuxième capot (non représenté) ayant chacun la forme d’un disque et destiné à fermer en amont et en aval respectivement, suivant l’axe 200 de rotation, le premier boîtier29. Des moyens de fixation 36 tels que des vis permettent de fixer les premier et deuxième capots 35 sur les parois radialement interne et externe 33, 35. A cet effet, au moins la paroi radialement externe 33 comprend des orifices 37 (figure 16) permettant de recevoir les moyens de fixation. Un autre agencement et fixation sont bien entendu possibles.Referring to Figures 15 and 16, the first housing 29 comprises a radially inner wall 33 and a radially outer wall 44 which are annular and which are coaxial with the axis 200 of rotation. The first housing 29 also comprises a first cover 35 and a second cover (not shown) each having the shape of a disc and intended to close upstream and downstream respectively, along the axis 200 of rotation, the first housing29. Fixing means 36 such as screws make it possible to fix the first and second covers 35 on the radially internal and external walls 33, 35. For this purpose, at least the radially external wall 33 comprises orifices 37 (FIG. 16) making it possible to receive the fixing means. Another arrangement and attachment are of course possible.

[0127] Des joints d’étanchéité 38 sont agencés entre chaque premier et deuxième capots 35 et les parois radialement interne et externe pour que le premier boîtier soit étanche.Seals 38 are arranged between each first and second covers 35 and the radially inner and outer walls so that the first housing is waterproof.

[0128] Le premier capot et le deuxième capot comprennent chacun des lumières 39 traversant leur paroi de part et d’autre suivant l’axe 200 de rotation. Les lumières 39 sont réparties régulièrement et suivant une direction circonférentielle.The first cover and the second cover each include openings 39 passing through their wall on either side along the axis 200 of rotation. The lights 39 are distributed regularly and in a circumferential direction.

[0129] Le deuxième capot comprend des passage de câbles d’alimentation 49 du dispositif électronique intégré 300.The second cover includes passage for power cables 49 of the integrated electronic device 300.

[0130] Dans cet exemple de réalisation, le premier boîtier 29 comprend un diamètre externe qui est supérieur à celui du stator. Le premier boîtier comprend un diamètre interne (défini par la paroi radialement interne) qui est supérieur à celui de l’élément 100 rotatif.In this embodiment, the first housing 29 includes an external diameter which is greater than that of the stator. The first housing has an internal diameter (defined by the radially internal wall) which is greater than that of the rotary element 100.

[0131] Avantageusement, le fluide de refroidissement 31 comprend une huile laquelle permet d’amortir efficacement les vibrations qui peuvent être néfastes pour les connections par exemple par soudure des éléments composant le dispositif électronique intégré 300.Advantageously, the cooling fluid 31 comprises an oil which makes it possible to effectively dampen the vibrations which can be harmful for the connections, for example by welding of the elements making up the integrated electronic device 300.

[0132] Avantageusement, le remplissage à l’huile de ce boîtier permet de prévenir le feu lié à un défaut électrique.Advantageously, filling the housing with oil helps prevent fire linked to an electrical fault.

[0133] Suivant une variante de réalisation non représentée, la bobine 40 d’excitation est agencée également dans un deuxième boîtier qui est rempli d’un deuxième fluide de refroidissement. Ce deuxième fluide de refroidissement peut être une huile également.According to an alternative embodiment not shown, the excitation coil 40 is also arranged in a second housing which is filled with a second cooling fluid. This second coolant can also be an oil.

[0134] Suivant un exemple de procédé de montage de la machine électronique 50 illustré sur la figure 14, le premier boîtier 29 est inséré sur le stator 20, 20’. Préalablement à cet étape de montage, le bobinage 28 et le dispositif électronique 300 sont montés dans le premier boîtier. Le bobinage 28 est préformé à l’avance, c’est-à-dire avant que celui-ci soit monté dans la machine électrique 50.According to an example of a method for mounting the electronic machine 50 illustrated in FIG. 14, the first housing 29 is inserted on the stator 20, 20 ’. Prior to this mounting step, the winding 28 and the electronic device 300 are mounted in the first housing. The winding 28 is preformed in advance, that is to say before it is mounted in the electric machine 50.

[0135] Pour cela, les parois annulaires radialement interne et externe 33, 34 et le premier capot 35 sont assemblés de manière étanche. Les parois radialement interne et externe s’étendent depuis une face interne 41 du premier capot.For this, the radially inner and outer annular walls 33, 34 and the first cover 35 are assembled in a sealed manner. The radially internal and external walls extend from an internal face 41 of the first cover.

[0136] Le bobinage 28 est disposé respectivement autour de plusieurs saillies 42 s’étendant depuis la face interne 41 du premier capot suivant l’axe 200 de rotation. Ces saillies 42 présentent ici chacune une section rectangulaire. Le bobinage 28 est ensuite connecté au dispositif électrique intégré 300 par des bornes de courant 43. Ensuite, le deuxième capot est monté de manière à fermer le premier boîtier avec étanchéité.The winding 28 is disposed respectively around several projections 42 extending from the internal face 41 of the first cover along the axis 200 of rotation. These projections 42 each have a rectangular section here. The winding 28 is then connected to the integrated electrical device 300 by current terminals 43. Next, the second cover is mounted so as to close the first housing with sealing.

[0137] Le fluide de refroidissement (ici de l’huile) est ensuite injecté à l’intérieur du premier boîtier 29.The cooling fluid (here oil) is then injected inside the first housing 29.

[0138] Après insertion du premier capot sur le stator, le premier capot du premier boîtier est avantageusement, mais non limitativement en contact avec l’anneau 22 du stator 20, 20’.After insertion of the first cover on the stator, the first cover of the first housing is advantageously, but not limited to, in contact with the ring 22 of the stator 20, 20 ’.

[0139] A cet effet, les dents 26 du stator s’insèrent dans les lumières 39 des premier et deuxième capots.For this purpose, the teeth 26 of the stator are inserted in the slots 39 of the first and second covers.

[0140] La bobine 40 d’excitation est montée autour du rotor 10 puis ce dernier est inséré au moins en partie dans la zone 30 intérieure du stator 20, 20’.The excitation coil 40 is mounted around the rotor 10, then the latter is inserted at least partially into the inner zone 30 of the stator 20, 20 ’.

[0141] Dans le cas où la bobine 40 d’excitation est agencée à l’intérieur du deuxième boîtier selon une variante de réalisation de la machine électrique, le deuxième boîtier est d’abord inséré autour de la partie intermédiaire 14. Le rotor 10 équipé du deuxième boîtier est ensuite inséré dans le stator 20.In the case where the excitation coil 40 is arranged inside the second housing according to an alternative embodiment of the electric machine, the second housing is first inserted around the intermediate part 14. The rotor 10 fitted with the second housing is then inserted into the stator 20.

[0142] Le deuxième boîtier comprenant la bobine 40 d’excitation est configuré de manière similaire au premier boîtier.The second housing comprising the excitation coil 40 is configured similarly to the first housing.

[0143] Un autre mode de réalisation est illustré sur les figures 17 à 21 dans lequel la machine électrique comprend un dispositif électronique intégré 300’.Another embodiment is illustrated in FIGS. 17 to 21 in which the electric machine comprises an integrated electronic device 300 ’.

[0144] Dans cet exemple de réalisation, la machine électrique est complétée par un module de rotor 500 comprenant au moins un carter 501, un arbre d’entraînement 110, une bobine 40 d’excitation et un circuit magnétique du rotor. En particulier, le carter 501 comprend une paroi annulaire 502 s’étendant (suivant l’axe 200 de rotation) depuis un fond 503. Ce dernier comprend une pluralité d’orifices 504 traversant la paroi du fond de part et d’autre suivant l’axe 200 de rotation. Ces orifices 504 sont répartis régulièrement et suivant une direction circonférentielle. Chaque orifice 504 est destiné à recevoir une dent 26 du stator. La bordure 505 de la paroi annulaire 502 délimite une ouverture laquelle est obturée par un flasque 506.In this embodiment, the electric machine is completed by a rotor module 500 comprising at least one casing 501, a drive shaft 110, an excitation coil 40 and a magnetic circuit of the rotor. In particular, the casing 501 comprises an annular wall 502 extending (along the axis 200 of rotation) from a bottom 503. The latter comprises a plurality of orifices 504 passing through the wall of the bottom on either side along the 200 axis of rotation. These orifices 504 are distributed regularly and in a circumferential direction. Each orifice 504 is intended to receive a tooth 26 of the stator. The edge 505 of the annular wall 502 defines an opening which is closed by a flange 506.

[0145] Suivant un exemple de réalisation, la paroi annulaire 501 comprend des fentes 507 qui s’étendent depuis la bordure 505 dans la paroi annulaire. Les fentes 507 sont disposées suivant la circonférence de la paroi annulaire.According to an exemplary embodiment, the annular wall 501 comprises slots 507 which extend from the edge 505 in the annular wall. The slots 507 are arranged along the circumference of the annular wall.

[0146] L’arbre d’entrainement 110 s’étend suivant l’axe 200 de rotation et entre le flasque 506 et le fond 503. Comme nous pouvons le voir en particulier sur la figure 21, l’arbre d’entraînement 110 ne s’étend pas au-delà du fond 503 du carter 501. Plus précisément encore, l’arbre d’entraînement 110 comprend un première extrémité 111 qui est couplée au fond du carter et une deuxième extrémité 112 (opposée axialement à la première extrémité) qui traverse le flasque 506 et qui s’étend à l’extérieur du carter.The drive shaft 110 extends along the axis 200 of rotation and between the flange 506 and the bottom 503. As we can see in particular in Figure 21, the drive shaft 110 does does not extend beyond the bottom 503 of the casing 501. More specifically still, the drive shaft 110 comprises a first end 111 which is coupled to the bottom of the casing and a second end 112 (axially opposite the first end) which passes through the flange 506 and which extends outside the casing.

[0147] L’arbre 110 est monté en rotation à l’intérieur du carter. Pour cela des paliers de guidage 509 en rotation sont montés en amont et en aval de l’arbre d’entraînement et à l’intérieur du carter. Les paliers de guidage 509 en rotation comprennent dans cet exemple, des roulements avec des billes 510.The shaft 110 is mounted for rotation inside the casing. For this, guide bearings 509 in rotation are mounted upstream and downstream of the drive shaft and inside the casing. In this example, the rotating guide bearings 509 include bearings with balls 510.

[0148] Cet arbre d’entraînement est destiné à être couplé à l’élément rotatif 100. Un tel agencement permet de libérer de la place pour le dispositif électronique intégré 300’. Plus précisément, le dispositif électronique intégré est plein. En d’autres termes, celuici ne comprend pas de trou traversant 310 comme c’est le cas du mode de réalisation de la figure 6.This drive shaft is intended to be coupled to the rotary element 100. Such an arrangement frees up space for the integrated electronic device 300 ’. More specifically, the integrated electronic device is full. In other words, this does not include a through hole 310 as is the case with the embodiment of FIG. 6.

[0149] Le dispositif électronique intégré 300’ est agencé axialement entre le fond 503 du carter et la face arrière 201 du stator 20, 20’.The integrated electronic device 300 ’is arranged axially between the bottom 503 of the casing and the rear face 201 of the stator 20, 20’.

[0150] Le rotor 10 est monté dans le carter 501 et autour de l’arbre d’entraînement 110.The rotor 10 is mounted in the casing 501 and around the drive shaft 110.

[0151] Sur cette figure, nous pouvons voir que la longueur maximale de la première partieIn this figure, we can see that the maximum length of the first part

12a du rotor est inférieure au diamètre de la zone 30 intérieure du stator 20, 20’ et que la première partie 12a du rotor est disposée dans la zone 30 intérieure du stator. En d’autres termes, l’intégralité du rotor 10 est disposée dans la zone 30 intérieure du stator. Les deux successions de pôles magnétiques du rotor sont positionnés radialement par rapport au circuit magnétique formé par le stator.12a of the rotor is less than the diameter of the inner zone 30 of the stator 20, 20 ’and that the first part 12a of the rotor is arranged in the inner zone 30 of the stator. In other words, the entire rotor 10 is disposed in the inner zone 30 of the stator. The two successions of magnetic poles of the rotor are positioned radially with respect to the magnetic circuit formed by the stator.

[0152] La bobine d’excitation 40 est agencée autour de la partie intermédiaire 14.The excitation coil 40 is arranged around the intermediate part 14.

[0153] Par ailleurs, le module de rotor comprend des rainures ou logements destinés à recevoir chacun au moins en partie l‘extrémité libre de dents du stator. En particulier, la paroi radialement interne du carter 501 comprend une pluralité de rainures 511 ou logements s’étendant suivant le sens l’axe 200 et réparties régulièrement autour de cet axe. Ces rainures permettent de recevoir les dents du stator afin de les immobiliser. Cela permet de raidir l’ensemble. Alternativement, le flasque 506 comprend des logements régulièrement répartis circonférentiellement autour de l’axe 200. Cela permet d’emprisonner au moins l’extrémité libre des dents du stator de manière à raidir l’ensemble.Furthermore, the rotor module includes grooves or housings each intended to receive at least partially the free end of the stator teeth. In particular, the radially internal wall of the casing 501 comprises a plurality of grooves 511 or housings extending in the direction of the axis 200 and distributed regularly around this axis. These grooves are used to receive the stator teeth in order to immobilize them. This helps to stiffen the whole. Alternatively, the flange 506 comprises housings regularly distributed circumferentially around the axis 200. This makes it possible to trap at least the free end of the stator teeth so as to stiffen the assembly.

Claims (1)

Revendications Claims [Revendication 1] [Claim 1] Machine électrique (50) synchrone, configurée pour entrainer en rotation un élément (100) rotatif autour d’un axe (200) de rotation de la machine électrique ou pour générer de l’énergie électrique à partir de l’énergie mécanique transmise par ledit élément (100) rotatif, caractérisée en ce qu’elle comprend : - un stator (20, 20’) disposé autour de l’axe (200) de rotation de la machine électrique, comprenant un anneau (22) s’étendant selon un plan (23) préférentiel perpendiculaire audit axe de rotation et comprenant un bobinage (28) et une denture (24) comprenant des dents (26) s’étendant parallèlement à l’axe de rotation à partir de l’anneau (22), ledit bobinage étant enroulé autour de la denture (24) selon le plan préférentiel et la denture (24) délimitant une zone (30) intérieure du stator autour de l’axe de rotation, - un rotor (10), comprenant une première partie (12a) s’étendant selon p premières directions (18a) privilégiées parallèles au plan préférentiel, une deuxième partie (12b) s’étendant selon p deuxièmes directions (18b) privilégiées décalées angulairement de π/ρ par rapport aux premières directions privilégiées de la première partie (18a) et parallèles au plan préférentiel, et une partie (14) intermédiaire reliant la première partie (12a) à la deuxième partie (12b), le rotor étant disposé de sorte à ce qu’au moins la deuxième partie (12b) et la partie (14) intermédiaire soient dans la zone (30) intérieure du stator et de sorte à ce que la deuxième partie (12b) se trouve du côté de l’anneau (22), et - une bobine (40) d’excitation du rotor, fixe par rapport au stator, alimentée par un courant électrique continu, disposée autour de la partie (14) intermédiaire du rotor et configurée pour générer un flux magnétique dans le rotor (10) par induction magnétique, de sorte que la première partie (12a) du rotor constitue p pôles magnétiques nord du rotor et la deuxième partie (12b) du rotor constitue p pôles magnétiques sud du rotor. Synchronous electric machine (50), configured to drive in rotation a rotary element (100) around an axis (200) of rotation of the electric machine or to generate electric energy from the mechanical energy transmitted by said rotary element (100), characterized in that it comprises: - A stator (20, 20 ') disposed around the axis (200) of rotation of the electric machine, comprising a ring (22) extending along a preferential plane (23) perpendicular to said axis of rotation and comprising a winding (28) and a toothing (24) comprising teeth (26) extending parallel to the axis of rotation from the ring (22), said coil being wound around the toothing (24) according to the preferred plane and the toothing (24) delimiting an interior zone (30) of the stator around the axis of rotation, - A rotor (10), comprising a first part (12a) extending in p first preferred directions (18a) parallel to the preferred plane, a second part (12b) extending in p second preferred directions (18b) offset angularly by π / ρ relative to the first preferred directions of the first part (18a) and parallel to the preferential plane, and an intermediate part (14) connecting the first part (12a) to the second part (12b), the rotor being arranged so at least the second part (12b) and the intermediate part (14) are in the area (30) inside the stator and so that the second part (12b) is on the side of the ring ( 22), and - a rotor excitation coil (40), fixed relative to the stator, supplied by a direct electric current, arranged around the intermediate part (14) of the rotor and configured to generate a magnetic flux in the rotor (10) by magnetic induction, so that the first part (12a) of the rotor constitutes p magnetic poles north of the rotor and the second part (12b) of the rotor constitutes p magnetic poles south of the rotor. [Revendication 2] [Claim 2] Machine électrique (50) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu’elle comprend un dispositif électronique intégré (300, 300’) qui est disposé à l’intérieur du stator (20, 20’). Electric machine (50) according to claim 1, characterized in that it comprises an integrated electronic device (300, 300 ’) which is arranged inside the stator (20, 20’). [Revendication 3] [Claim 3] Machine électrique (50) suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif électronique intégré (300, 300’) est agencé dans la zone (30) intérieure du stator (20, 20’), et Electric machine (50) according to any one of the preceding claims, characterized in that the integrated electronic device (300, 300 ’) is arranged in the area (30) inside the stator (20, 20’), and
entre le rotor (10) et une face arrière (210) de l’anneau (22) du stator (20, 20’) suivant l’axe (200) de rotation. between the rotor (10) and a rear face (210) of the ring (22) of the stator (20, 20 ’) along the axis (200) of rotation. [Revendication 4] [Claim 4] Machine électrique (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le stator (20’) est feuilleté et est formé d’une seule pièce. Electric machine (50) according to any one of the preceding claims, characterized in that the stator (20 '') is laminated and is formed in one piece. [Revendication 5] [Claim 5] Machine électrique (50) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu’elle comprend un premier boîtier (29) comprenant un premier fluide de refroidissement (31) et dans lequel est/ sont installé(s) le bobinage (28) de stator (20, 20’) et/ou le dispositif électronique intégré (300, 300’). Electric machine (50) according to any one of claims 2 to 4, characterized in that it comprises a first housing (29) comprising a first cooling fluid (31) and in which is / are installed (s) the winding (28) stator (20, 20 ') and / or the integrated electronic device (300, 300'). [Revendication 6] [Claim 6] Machine électrique (50) selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu’elle comprend un deuxième boîtier comprenant un deuxième fluide de refroidissement, la bobine (40) d’excitation étant agencée à l’intérieur de ce deuxième boîtier. Electric machine (50) according to any one of claims 2 to 5, characterized in that it comprises a second housing comprising a second cooling fluid, the excitation coil (40) being arranged inside this second housing. [Revendication 7] [Claim 7] Machine électrique (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’elle comprend un carter (501) dans lequel sont logés au moins le rotor (10), la bobine (40) d’excitation montée autour de la partie intermédiaire (14) du rotor (10) et un arbre d’entraînement (110) s’étendant suivant l’axe (200) de rotation, l’arbre d’entraînement (110) comprenant une première extrémité (111) qui est couplée à un fond (503) du carter (501). Electric machine (50) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises a casing (501) in which are housed at least the rotor (10), the excitation coil (40) mounted around of the intermediate part (14) of the rotor (10) and a drive shaft (110) extending along the axis (200) of rotation, the drive shaft (110) comprising a first end (111) which is coupled to a bottom (503) of the housing (501). [Revendication 8] [Claim 8] Procédé de réalisation d’un stator (20’) d’une machine électrique (50) suivant l’une quelconque des revendications précédentes, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - fourniture d’une bande de tôle ferromagnétique (400) comprenant une largeur L prédéterminée suivant une première direction, la largeur L étant mesurée entre un premier côté (401) et un deuxième côté (402) de la bande de tôle ferromagnétique, - réalisation d’une pluralité d’encoches (405) par découpure de manière à former des pattes (406), et - enroulage de la bande de tôle ferromagnétique (400) autour d’un axe d’enroulement (407) de sorte que plusieurs pattes (406) soit superposées suivant un axe radial perpendiculaire à l’axe d’enroulement. Method for producing a stator (20 ’) of an electric machine (50) according to any one of the preceding claims, the method being characterized in that it comprises the following steps: - supply of a strip of ferromagnetic sheet (400) comprising a predetermined width L in a first direction, the width L being measured between a first side (401) and a second side (402) of the strip of ferromagnetic sheet, - production of a plurality of notches (405) by cutting so as to form tabs (406), and - winding the strip of ferromagnetic sheet (400) around a winding axis (407) so that several tabs (406) are superimposed along a radial axis perpendicular to the winding axis. [Revendication 9] [Claim 9] Procédé de réalisation d’un stator selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’écart entre chaque encoche (405) successive est définie par la formule : [Math.l] X + n .e Method for producing a stator according to the preceding claim, characterized in that the difference between each successive notch (405) is defined by the formula: [Math.l] X + n .e
où n est un nombre entier allant de 0 à K-2 et K correspond au nombre d’encoches. where n is an integer ranging from 0 to K-2 and K corresponds to the number of notches. [Revendication 10] [Claim 10] Procédé de réalisation d’un stator selon la revendication précédente, caractérisé en ce que e est calculé suivant la formule [Math.2] Κ(θ) = (fp)-e+Ri avec Ri est le rayon interne du stator. Method for producing a stator according to the preceding claim, characterized in that e is calculated according to the formula [Math.2] Κ (θ) = (fp) -e + Ri with Ri is the internal radius of the stator. [Revendication 11] [Claim 11] Procédé de montage d’une machine électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - assemblage d’un premier boîtier (29) étanche comprenant un premier fluide de refroidissement (29), le bobinage (28) de stator et/ou le dispositif électronique intégré (300, 300’), - insertion du premier boîtier assemblé sur le stator (20, 20’), et insertion au moins en partie du rotor (10) dans la zone (30) intérieure du stator (20). Method of mounting an electric machine according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises the following steps: - assembly of a first sealed housing (29) comprising a first cooling fluid (29), the stator winding (28) and / or the integrated electronic device (300, 300 ’), - insertion of the first housing assembled on the stator (20, 20 ’), and insertion at least in part of the rotor (10) in the area (30) inside the stator (20).
1/61/6
FR1873356A 2018-04-17 2018-12-19 SYNCHRONOUS ELECTRIC MACHINE Pending FR3091064A1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1873356A FR3091064A1 (en) 2018-12-19 2018-12-19 SYNCHRONOUS ELECTRIC MACHINE
PCT/FR2019/050862 WO2019202241A1 (en) 2018-04-17 2019-04-12 Synchronous electrical machine
US17/047,099 US11444522B2 (en) 2018-04-17 2019-04-12 Synchronous electrical machine with rotor having angularly shifted portions
CN201980025934.1A CN111989848B (en) 2018-04-17 2019-04-12 Synchronous motor
EP19723467.7A EP3782270B1 (en) 2018-04-17 2019-04-12 Synchronous electrical machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1873356A FR3091064A1 (en) 2018-12-19 2018-12-19 SYNCHRONOUS ELECTRIC MACHINE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3091064A1 true FR3091064A1 (en) 2020-06-26

Family

ID=71107155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1873356A Pending FR3091064A1 (en) 2018-04-17 2018-12-19 SYNCHRONOUS ELECTRIC MACHINE

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3091064A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2916313A1 (en) ALTERNATOR OF VEHICLE
FR2819350A1 (en) PERFECTED ROTATING MACHINE FOR MOTOR VEHICLES
WO2005076443A1 (en) Electromagnetic coupler
FR2967314A1 (en) ROTARY ELECTRIC MACHINE WITH MULTIPLE MAGNETIC GAPS
FR2861511A1 (en) Rotor for use in vehicular rotating electric machine, has field winding whose outer peripheral face and inner peripheral face of magnet are proximate to each other to hamper draft between field winding and magnet
EP3104501B1 (en) Rotor for rotary electric machine
FR2791825A1 (en) ALTERNATOR STATOR CORE FOR A VEHICLE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
FR2935207A1 (en) SYNCHRONOUS ROTARY ELECTRIC MACHINE ROTOR, IN PARTICULAR OF A MOTOR VEHICLE ALTERNATOR
WO2018177896A1 (en) Rotating electrical machine with optimised arrangement
WO2021064122A1 (en) Electrical winding for a rotary electric machine
EP2095487A2 (en) Stator for a multiple phase rotary electric machine, multiple phase rotary electric machine including such rotor, and method for making such rotor
EP3322612B1 (en) Rotary electric machine for vehicle
EP3782270B1 (en) Synchronous electrical machine
FR2878660A1 (en) AC generator for motor vehicle, has set of magnet insertion through-holes with elongation axis extending radially and cross-sectional shape having radially opposing recesses for forming two thin-wall regions between through-holes
FR3091064A1 (en) SYNCHRONOUS ELECTRIC MACHINE
FR2918512A1 (en) Rotating electric machine e.g. alternator-starter, for motor vehicle, has winding strings with predetermined interchangeable connector links placed between connection points according to electric voltage under which machine functions
CH715403A2 (en) Winding for electric machines.
WO2007074289A2 (en) Electric connection terminal device in particular of a rotating electrical machine and method for making same
FR3080231A1 (en) SYNCHRONOUS ELECTRIC MACHINE
FR3104338A1 (en) Flange for rotating electric machine
FR3087595A1 (en) MAGNETIC ASSEMBLY SHEET COMPRISING COOLING CHANNELS, MAGNETIC ASSEMBLY, AND ROTATING ELECTRIC MACHINE INCLUDING A STACK OF SUCH MAGNETIC ASSEMBLY SHEETS
WO2018100309A1 (en) Rotor for a rotating electrical machine
FR3105642A1 (en) Coiled part of rotating electric machine
WO2022117539A1 (en) Commutator for a rotary electric machine
FR3098048A1 (en) Electric winding for a rotating electric machine

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3