FR3091426A1 - Stator apte à équiper une machine électrique à flux radial d’un démarreur - Google Patents

Abstract

Stator apte à équiper une machine électrique à flux radial d’un démarreur L’invention concerne un stator apte à équiper une machine électrique à flux radial, notamment d’un démarreur de véhicule automobile comprenant un rotor apte à tourner autour d’un axe de rotation de la machine, le stator étant de révolution, notamment autour de l’axe de rotation de la machine, le stator comprenant une culasse et 2*P pôles magnétiques, chaque pôle magnétique étant défini sur un secteur angulaire, chaque pôle magnétique présentant une surface radialement intérieure, au moins un pôle magnétique comprend au moins un aimant permanent parallélépipédique dont l’induction est perpendiculaire à une surface d’entrefer cylindrique. Figure pour l’abrégé : Figure 10

Description

Description

Titre de l'invention : Stator apte à équiper une machine électrique à flux radial d’un démarreur

[0001] La présente invention se rapporte au domaine des machines électriques tournantes à flux radial. L'invention relève plus spécifiquement des démarreurs pour véhicule automobile équipé d’une telle machine électrique.

[0002] On connaît des démarreurs pour véhicule automobile équipés de machines électriques. Une telle machine électrique est munie d'un stator, aussi appelé inducteur, et d’un rotor, aussi appelé induit, le rotor et le stator étant séparés par un entrefer.

[0003] Il est connu de l’art antérieur, les machines électriques équipées d’un inducteur dit « bobiné » ou « a enroulement bobiné ». Le stator comprend alors des conducteurs, notamment en cuivre, formant le bobinage. Les performances en dynamique et en statique de telles machines électriques sont bonnes mais, du fait du bobinage, elles peuvent être considérées comme trop encombrantes et/ou comme peu économiques. Ces inducteurs sont également source de pertes par effet joule dans les enroulements.

[0004] Il est aussi connu de l’art antérieur des machines électriques équipées d’un inducteur dit « à aimants permanents» Le stator présente une structure aimantée formée par des aimants permanents de polarités opposées. Les aimants permanents sont disposés par paire symétriquement opposés l’un par rapport à l’autre, chaque aimant permanent formant un pôle magnétique. Les aimants présentent une forme de tuile dont une première surface extérieure courbée épouse la forme de la culasse et dont une deuxième surface courbée est en regard du rotor. L’entrefer est alors définit entre deux surfaces cylndriques. Ces aimants sont classiquement en ferrite ou à terre rare, par exemple en Néodyme-Fer-Bore.

[0005] La fabrication des aimants en tuile entraîne beaucoup de perte en matière première. En effet, les chutes à l’usinage liées à la transformation des ces aimants en tuiles sont perdues et inutilisables.

[0006] Il existe un besoin de disposer d’un stator de machine électrique tournante moins onéreuse tout en gardant des performances équivalentes.

[0007] La présente invention vise ainsi à remédier au moins en partie à cet inconvénient, en proposant un stator de machine électrique comprenant des aimants dont la forme et la disposition permettent de réduire le coût en matière première sans dégrader les performances de la machine électrique.

[0008] A cet effet, l’invention a pour objet un stator apte à équiper une machine électrique à flux radial, notamment la machine électrique d’un démarreur de véhicule automobile comprenant un rotor apte à tourner autour d’un axe de rotation de la machine, le stator étant de révolution, notamment autour de l’axe de rotation de la machine, le stator comprenant une culasse et 2*p pôles magnétiques, chaque pôle magnétique étant défini sur un secteur angulaire, chaque pôle magnétique présentant une surface radialement intérieure, caractérisé en ce qu’au moins un pôle magnétique comprend au moins un aimant permanent parallélépipédique.

[0009] De tels aimants permanents parallélépipédiques, ou en forme « de tablette », permettent de se passer d’aimants en forme de tuile dont les chutes de fabrication augmentent les coûts de fabrication du stator et donc de la machine électrique. De tels aimants parallélépipédiques permettent de réduire le coût de la machine.

[0010] Un tel aimant présente une induction orientée, notamment perpendiculaire à la surface radialement intérieure du pôle magnétique. Un tel aimant est à l’origine du champ magnétique nécessaire à la rotation du rotor. Un tel aimant présente une surface radialement intérieure plane et une surface radialement extérieure plane.

[0011] Le nombre p de paires de pôles magnétiques peut être égal à 1, 2, 3, 4 ou plus.

[0012] Le stator définit sensiblement un espace intérieur creux à l’intérieur duquel peut être disposé le rotor de la machine électrique. Les secteurs angulaires peuvent être identiques. Dans un plan perpendiculaire à l’axe de révolution du stator, chaque secteur angulaire est défini entre deux rayons qui se croisent au niveau de l’axe de révolution du stator. Chaque secteur angulaire peut être égal à (2*π)/(2*ρ).

[0013] La culasse peut être ferromagnétique. La culasse peut être obtenue par découpage. La culasse peut être obtenue par un procédé dit « slinky », dans lequel un enroulement de sections métalliques est compressé axialement. La culasse peut présenter des zones planes pour recevoir les aimants parallélépipédiques. Les aimants parallélépipédiques peuvent coopérer avec la culasse selon une surface plane.

[0014] Les aimants parallélépipédiques peuvent être fixés sur la culasse par effet magnétique. Les aimants parallélépipédiques peuvent être fixés sur la culasse à l’aide d’agrafes.

[0015] Les aimants parallélépipédiques peuvent être obtenus par frittage. Les aimants peuvent être en ferrite. Les aimants peuvent être à terre rare par exemple des aimants au Néodyme, des aimants Néodyme-fer-Bore (NdLeB), des aimants en SamariumCobalt (SmCo).

[0016] Au sens de la demande, un aimant parallélépipédique peut être monolithique. Un aimant peut être constitué de plusieurs fragments d’aimant parallélépipédique, dont l’ensemble définit un parallélépipède.

[0017] Selon un aspect de l’invention, chaque pôle magnétique peut comprendre au moins un aimant parallélépipédique. Chaque aimant peut coopérer avec une zone plane de la culasse.

[0018] Les aimants parallélépipédiques peuvent tous présenter une même épaisseur. Les aimants parallélépipédiques peuvent tous être identiques.

[0019] Selon un autre aspect de l’invention, la surface radialement intérieure de chacun des pôles peut présenter un profil en l/(cos (p*i9·), -d étant un angle défini depuis l’axe de révolution entre un point de la surface radialement intérieur du pôle magnétique et une bissectrice du pôle magnétique, sur un secteur angulaire central égal à 90% du pôle magnétique, notamment à 95% du pôle magnétique.

[0020] La culasse peut alors définir, notamment en totalité, la surface radialement intérieure du stator. La surface radialement intérieure de chaque pôle peut vérifier la formule l/(cos (p*d), avec p*f> compris sensiblement entre -pi/2 et +pi/2.

[0021] Selon cet aspect de l’invention, les aimants parallélépipédiques peuvent être noyés dans la culasse. Des logements parallélépipédiques reçoivent chacun un aimant. Les aimants peuvent être insérés axialement dans ces ouvertures.

[0022] La surface radialement intérieure de chaque pôle peut être symétrique. Les deux extrémités restantes de la surface radialement intérieure du stator peuvent être rectilignes ou incurvées.

[0023] A l’interface entre deux pôles magnétiques successifs, en particulier au niveau de chacune des interfaces, la culasse peut présenter une épaisseur réduite, notamment minimale, formant une barrière de flux. La réluctivité de la barrière est sensiblement plus grande que celle de la culasse. La présence d'une telle forme en barrière constitue une réluctance telle, que les tubes de flux passent en la contournant ou du moins, en l'évitant.

[0024] Selon un autre aspect de l’invention, chaque pôle magnétique peut présenter un unique aimant parallélépipédique, l’aimant étant alors normal à un rayon.

[0025] Chaque aimant peut s’étendre orthoradialement. Chaque aimant peut s’étendre sur un secteur angulaire compris entre 75 % et 85% du pôle magnétique.

[0026] Au sens de la demande, l’aimant est normal à un rayon signifie que dans un plan normal à l’axe de révolution les surfaces radialement intérieure et extérieure de l’aimant sont perpendiculaires à un rayon.

[0027] Selon cet aspect de l’invention, les aimants sont agencés de manière à former une structure polygonale régulière à 2*p côtés quand le nombre de paire de pôles p est supérieur ou égal à deux. Dans le cas d’un stator à deux paires de pôles, les aimants sont agencés en carré. Dans le cas d’un stator à quatre paires de pôles, les aimants sont agencés selon une structure octogonale.

[0028] En variante, selon un autre aspect de l’invention, chaque pôle magnétique peut présenter deux aimants parallélépipédiques identiques disposés symétriquement par rapport à la bissectrice, les aimants étant inclinés l’un vers l’autre en direction de l’axe de rotation. Les surfaces radialement intérieure des deux aimants sont orientées l’une vers l’autre.

[0029] La culasse peut présenter une entaille radiale située au niveau de la bissectrice du ou des pôles magnétiques. Une telle entaille peut s’étendre sur un secteur angulaire de moins de 5%, notamment moins de 2% du pôle magnétique. Une telle entaille permet de permet d'éviter des effets parasites liés à des flux de fuites.

[0030] Selon une première variante, pour chaque pôle, chacun des deux aimants est normal à un rayon (ces surfaces radialement intérieure et radialement extérieure sont normales à un même rayon). Chaque aimant peut s’étendre orthoradialement. Les normales des deux aimants se croisent au niveau de l’axe de rotation. Les aimants forment un angle obtus entre eux. Selon cet aspect de l’invention, les aimants sont agencés de manière à former une structure polygonale concave comprenant 4*p côtés. Par exemple dans le cas d’un stator à quatre paires de pôles, les aimants sont agencés selon une structure à 16 côtés.

[0031] Alternativement, selon une seconde variante, pour chaque pôle, les deux aimants forment entre eux un angle aigu compris entre 15 degrés et 45 degrés. Un tel agencement permet une concentration de flux. Selon cet aspect de l’invention, les aimants sont agencés de manière à former une structure polygonale convexe étoilée comprenant 4*p côtés.

[0032] Selon un autre aspect de l’invention, la surface radialement intérieure d’au moins la moitié des pôles magnétiques peut présenter une première surface plane d’entrefer et une deuxième surface plane d’entrefer, symétriques l’une par rapport à l’autre par rapport à la bissectrice et inclinées l’une vers l’autre en direction de l’axe de révolution.

[0033] La surface radialement intérieure du stator peut ainsi présenter au moins 2*p zones planes.

[0034] Chacune des surfaces d’entrefer peut être normale à un rayon. Les normales se croisent donc au niveau de l’axe de rotation. Les surfaces d’entrefer forment un angle obtus entre elles.

[0035] Un aimant peut être prévu par surface d’entrefer. Les deux aimants de chaque pôle peuvent être identiques. Les aimants affleurent radialement à l’intérieur de la culasse. Les aimants parallélépipédiques ne sont alors pas noyés dans la culasse ce qui facilite leur mise en place. Selon un aspect de l’invention, les aimants d’un même pôle peuvent se toucher au niveau de leur surface radialement intérieure. Des arrêtes de deux aimants peuvent se toucher.

[0036] La première surface plane d’entrefer peut être définie, au moins en partie par un premier aimant parallélépipédique. La deuxième surface plane d’entrefer peut être définie, au moins en partie par un deuxième aimant parallélépipédique.

[0037] Les deux aimants définissent au moins en partie la surface radialement intérieure du stator, en particulier le premier aimant définit au moins en partie la première surface d’entrefer et le deuxième aimant définit au moins en partie la deuxième surface d’entrefer.

[0038] En particulier, tous les pôles magnétiques peuvent comprendre chacun une première et une deuxième surface plane d’entrefer.

[0039] Selon un autre aspect de l’invention, les deux surfaces planes d’entrefer peuvent être chacune entièrement définies par l’un des deux aimants. Les surfaces planes d’entrefer sont donc définies par les deux aimants parallélépipédiques de chaque pôle. Tous les aimants parallélépipédiques peuvent sont alors identiques.

[0040] La culasse peut être sensiblement tubulaire. La surface radialement intérieure de la culasse peut présenter 4*p zones planes identiques pour recevoir les aimants parallélépipédiques.

[0041] Selon un autre aspect de l’invention, le premier aimant de chaque pôle peut présenter une longueur plus importante que le premier aimant de chaque pôle.

[0042] Pour chaque pôle magnétique, la culasse peut présenter une protubérance adjacente au deuxième aimant, le volume occupé par le deuxième aimant et par la protubérance est identique, notamment sensiblement identique, à celui du premier aimant.

[0043] Un tel stator permet de réduire le besoin en matière première par rapport à un stator dont tous les aimants parallélépipédiques seraient identiques au premier aimant.

[0044] Les protubérances peuvent venir de matière avec la culasse. Le deuxième aimant est en contact plan avec la culasse selon deux de ces faces.

[0045] Le champ généré par le volume formé du deuxième aimant et de la protubérance est conséquent du premier aimant du pôle voisin. Le stator est dit à « pôles semiconséquents ». Les pôles semi-conséquents comprennent une partie aimantée et une partie en protubérance de fer.

[0046] Selon cet aspect de l’invention, les deux aimants de chaque pôle sont en regard circonférentiel, ils sont accolés.

[0047] Selon cet aspect de l’invention, le premier aimant peut entièrement définir la première surface d’entrefer et le deuxième aimant peut uniquement définir en partie la deuxième surface d’entrefer. La protubérance et le deuxième aimant définissent ensemble entièrement la deuxième surface d’entrefer.

[0048] Selon un aspect de l’invention, la longueur orthoradiale de la protubérance est au moins trois fois, notamment quatre fois plus grande que la longueur orthoradiale du deuxième aimant.

[0049] Selon cet aspect de l’invention, la surface radialement intérieure de la culasse peut présenter un motif régulier se répétant 2*p fois. Chaque motif peut être une succession circonférentielle :

• d’une surface plane de réception du premier aimant, • d’une surface de transition, • d’une surface plane de réception du deuxième aimant, • de la première face plane d’entrefer définie par une des p protubérances, et • · d’une surface inter-polaire d’une surface inter-polaire.

[0050] La surface de transition et/ou la surface inter-polaire peuvent être faites de portions planes ou elle peut être incurvée.

[0051] Selon un autre aspect de l’invention, dans le cas ou la moitié des pôles présentent une première surface plane d’entrefer et une deuxième surface plane d’entrefer, symétriques l’une par rapport à l’autre par rapport à la bissectrice et inclinées l’une vers l’autre en direction de l’axe de révolution, l’autre moitié des pôles peuvent être des pôles conséquents. Chaque pôle conséquent peut comprendre une avancée radialement intérieure de la culasse.

[0052] La moitié des pôles qui comportent les deux aimants parallélépipédiques sont les pôles principaux.

[0053] Un tel stator permet à nouveau de limiter la quantité d’aimant et donc de limiter le coût en matières premières.

[0054] Selon un aspect de l’invention, chaque avancée peut s’étendre sur 80% notamment 85%, notamment 90% de chaque pôle conséquent.

[0055] Selon un aspect de l’invention, chaque avancée définie en partie la surface radialement interne du stator. Chaque avancée peut comporter une surface radialement intérieure cylindrique.

[0056] Selon un aspect de l’invention chaque avancée peut venir de matière avec le reste de la culasse.

[0057] Selon un aspect de l’invention, chaque avancée peut comprendre une saignée d’orientation axiale ouverte dans une direction sensiblement circonférentielle. Chaque pôle conséquent peut comprendre une unique saignée. Cette saignée reçoit un aimant conséquent, notamment parallélépipédique, permettant de compenser la réaction magnétique d'induit, réduisant par là même les effets indésirables de la réaction d'induit, comme la dégradation du niveau de flux utile, de la fém, ou du couple.

[0058] Un aimant conséquent peut être 5 fois plus petit, notamment 10 fois plus petit en volume que les premiers et deuxièmes aimants parallélépipédiques.

[0059] Les aimants conséquents et les saignées qui les reçoivent sont en symétrie par rapport à l’axe de rotation. Les aimants conséquents peuvent être disposés périodiquement.

[0060] L’invention a également pour objet, une machine électrique à flux radial, notamment pour un démarreur de véhicule automobile comprenant :

• un rotor apte à tourner autour d’un axe de rotation de la machine, et • un stator tel que défini précédemment. Le stator est alors fixe en rotation, de révolution autour de l’axe de rotation de la machine et il entoure le rotor.

[0061] Le rotor peut comporter un corps de rotor et un bobinage. Des encoches et des dents en alternance sont prévues dans le corps de rotor, le bobinage est disposé dans les encoches. Une enveloppe du rotor peut être définie comme une surface à l’intérieur de laquelle le rotor est inscrit. L’enveloppe peut être en partie définie par les surfaces radialement extérieures des dents. L’enveloppe peut être cylindrique. L’entrefer de la machine électrique est défini entre la surface radialement intérieure du stator et l’enveloppe du rotor.

[0062] Lorsque la surface radialement intérieure d’un pôle du stator présente un profil en l/(cos (p*d·) sur un secteur angulaire central défini alors la dimension radial de l’entrefer est égal à eo/(cos (p*i9·)· Par pôle, l’entrefer est croissant et symétrique de part et d'autre de l'axe du pôle, jusqu’à atteindre un entrefer maxi à l’interface entre les pôles. La réluctance de chaque tube de flux traversant radialement l'entrefer à un angle thêta donné varie proportionnellement avec l’entrefer à thêta donné. L'induction prise successivement sous les pôles varie de manière sinusoïdale plutôt qu'en créneaux.

[0063] Le minimum d’entrefer étant donc atteint au niveau de la bissectrice de chaque pôle et est égal sensiblement égal à 0,5mm.

[0064] Lorsque la surface radialement intérieure d’un pôle du stator présente deux surfaces planes d’entrefer, alors l’entrefer présente un maximum local au niveau de la bissectrice encadrée circonférentiellement de deux minimums.

[0065] Lorsque la surface radialement intérieure d’un pôle conséquent du stator est cylindrique alors l’entrefer présente une dimension radiale constante.

[0066] Selon un aspect de l’invention, le rapport entre le diamètre extérieur du stator et le diamètre extérieur du rotor est compris entre 1,5 et 2. Ainsi, en associant un stator de grande taille et un rotor de petit diamètre, la constante de temps mécanique est fortement réduite. Un tel rapport est généralement prohibé car la diminution du diamètre du rotor implique inévitablement une diminution du couple. Pour autant l’agencement spécifique des aimants et la forme de la culasse permettent de dépasser cette incompatibilité pour obtenir un démarreur durable, performant en statique et en dynamique (par exemple, la durée d'atteinte d'un régime donné en tr/min, partant d'un niveau inférieur, en particulier zéro).

[0067] L’invention a également pour objet un démarreur de véhicule automobile comprenant une machine électrique tel que définie précédemment.

[0068] Lorsque chaque pôle du stator de la machine comprend deux aimants parallélépipédiques comme défini précédemment, le démarreur présente l’avantage de fournir les mêmes prestations qu’avec un démarreur « direct-drive » et « inducteur bobiné », mais au moyen d’une architecture beaucoup plus économique « à réducteur interne » et « inducteur à aimants ». Les aimants parallélépipédiques NdFeB, certes onéreux mais les chutes à l’usinage, qui sont d’effet prépondérant sur le coût, sont considérablement réduites. Les pertes par effet joule sont également réduites, l’appareil est plus puisant à puissance Max.

[0069] La forme polygonale, notamment octogonale, des aimants avec la présence des pôles semi-conséquents permet et la forme de l’entrefer contribue à un défluxage satisfaisant à faible courant. Cette forme est plus efficace que des shunts magnétiques défluxant à faible courant. La vitesse à vide ou à faible charge mécanique est plus importante (aptitude supérieure, à accompagner l'acyclisme et éviter des périodes longues de fonctionnement en roue libre).

[0070] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :

[0071] La [fig.l] est une vue schématique de côté d'un démarreur selon la présente invention

[0072] Les [fig.2], [figure 3], [figure 4] et [figure 5] illustrent chacune une vue de face d’une machine électrique selon différents modes de réalisation de l’invention,

[0073] la [fig.6] et [figure 7] illustrent une vue de face d’une machine électrique selon un 5ème mode de réalisation,

[0074] la [fig.8] illustre la culasse de la figure 6.

[0075] la [fig.9] illustre un aimant pour le stator de la machine électrique de la figure 7.

[0076] la [fig.10] et [figure 11] illustrent une vue de face d’une machine électrique selon un 6ème mode de réalisation,

[0077] la [fig. 12] illustre la culasse de la figure 10.

[0078] la [fig. 13] illustre des aimants pour le stator de la machine électrique de la figure 10.

[0079] les [fig. 14] et [figure 15] illustrent une vue de face d’une machine électrique selon un 7ème mode de réalisation,

[0080] la [fig. 16] illustre la culasse de la figure 14.

[0081] la [fig. 17] illustre un aimant pour le stator de la machine électrique de la figure 14.

[0082] les [fig.18] et [figure 19] illustrent une vue de face d’une machine électrique selon un 8ème mode de réalisation,

[0083] la [fig.20] illustre la culasse de la figure 17.

[0084] la [fig.21] illustre un aimant pour le stator de la machine électrique de la figure 17.

[0085] On a représenté schématiquement sur la figure 1 un démarreur 1 pour véhicule automobile. Ce démarreur 1 à courant continu comprend une machine électrique à flux radial comprenant d'une part, un rotor 2, encore appelé induit, apte à tourner autour d'un axe X de rotation de la machine, et d'autre part, un stator 3 encore appelé inducteur, de révolution autour de l’axe X et entourant le rotor 2.

[0086] Dans les exemples considérés, la machine électrique peut être une machine à p de paires de pôles magnétiques, avec p égal à 1, 2, 3, 4 ou plus.

[0087] Le rotor 2 comporte un corps de rotor 7 et un bobinage 8 enroulé dans des encoches du corps de rotor 7.Des dents sont prévus entre chaque encoche du corps de rotor. Le corps du rotor 7 consiste en un paquet de tôles présentant des encoches longitudinales. Pour former le bobinage 8, des fils conducteurs en forme d'épingle 11 (mieux visibles sur la figure 2) sont enfilés à l’intérieur des encoches 16 généralement sur deux couches distinctes. Le bobinage 8 forme, de part et d'autre du corps de rotor 7, des chignons 9.

[0088] Ce stator 3 décrit plus en détails ci-après comporte une culasse 4, ferromagnétique, et 2*p pôles magnétiques P_B P₂,..., P_2p, chaque pôle magnétique étant défini sur un secteur angulaire, chaque pôle magnétique présentant une surface radialement intérieure. L’ensemble des surfaces radialement intérieures des pôles magnétiques forme la surface radialement 28 intérieure du stator 3.

[0089] Le rotor 2 est séparé du stator 3 par un entrefer 6. Une enveloppe du rotor 2 est définie comme une surface à l’intérieur de laquelle le rotor 2 est inscrit. Cette enveloppe, ici cylindrique, est en partie définie par les surfaces radialement extérieures des dents du corps de rotor. L’entrefer 6 est ainsi défini entre la surface radialement intérieure du stator 3 et l’enveloppe du rotor 2.

[0090] Dans les exemples considérés, les secteurs angulaires sont identiques. Dans un plan perpendiculaire à l’axe X, telle que le plan des figures 2 à 6, chaque secteur angulaire est défini entre deux rayons qui se croisent au niveau de l’axe X. Chaque secteur angulaire est égal à (2*π)/(2*ρ). 90° dans le cas d’une machine à 2 paires de pôle tel qu’illustrée aux figures 2 à 6.

[0091] Le rotor 2 est pourvu, à l'arrière, d'un collecteur 12 comprenant une pluralité de pièces de contact connectées électriquement aux éléments conducteurs, constitués ici par les épingles 11 du bobinage 8.

[0092] Un groupe de balais 13 et 14 est prévu pour l'alimentation électrique du bobinage 8, l'un des balais 13 étant relié à la masse du démarreur 1 et un autre des balais 14 étant relié à une borne électrique 15 d'un contacteur 17. Les balais sont par exemple au nombre de quatre.

[0093] Les balais 13 et 14 viennent frotter sur le collecteur 12 lorsque le rotor 2 est en rotation, ce qui permet l'alimentation du rotor 2 par commutation du courant électrique dans des sections du rotor 2.

[0094] Le contacteur 17 comprend, outre la borne 15 reliée au balai 14, une borne 29 reliée, via un élément de liaison électrique, à une alimentation électrique du véhicule, notamment une batterie.

[0095] Le démarreur 1 comporte en outre un ensemble lanceur 19 monté de manière coulissante sur un arbre d'entraînement 18 et pouvant être entraîné en rotation autour de l'axe X par le rotor 2.

[0096] Un ensemble réducteur de vitesses 20 est interposé entre un arbre du rotor 2 et l'arbre d'entraînement 18. L'ensemble lanceur 19 comporte un élément d'entraînement formé par un pignon 21 destiné à s'engager sur un organe d'entraînement du moteur thermique, tel qu'une couronne d'entraînement. En variante, il serait possible d'utiliser un système à poulie.

[0097] L'ensemble lanceur 19 comprend en outre une roue libre 22 et une rondelle poulie 23 définissant entre elles une gorge 24 pour recevoir l'extrémité 25 d'une fourchette 27.

[0098] La fourchette 27 est actionnée par le contacteur 17 pour déplacer l'ensemble lanceur 19 par rapport à l'arbre d'entraînement 18, suivant l'axe X, entre une première position dans laquelle l'ensemble lanceur 19 entraîne le moteur thermique par l'intermédiaire du pignon d'entrainement 21, et une deuxième position dans laquelle l'ensemble lanceur 19 est désengagé de la couronne d'entraînement du moteur thermique. Lors de l'activation du contacteur 17, une plaque de contact interne (non représentée) permet d'établir une connexion entre les bornes 15 et 29 afin de mettre sous tension le moteur électrique. Cette connexion sera coupée lors de la désactivation du contacteur 17.

[0099] La figure 2 illustre un premier mode de réalisation d’une machine électrique 1 comprenant quatre pôles P_b P₂, P₃, P₄ dans lequel chaque pôle du stator comprend un unique aimant permanent parallélépipédique 5. De tels aimants 5 présentent une surface radialement intérieure plane 31 et une surface radialement extérieure plane 32 qui coopère avec une zone plane de la culasse 4

[0100] Dans l’exemple considéré, les aimants parallélépipédiques 5 peuvent être fixés sur la culasse par effet magnétique ou à l’aide d’agrafes. Les aimants 5 peuvent être obtenus par frittage. Les aimants peuvent être en ferrite. Les aimants peuvent être à terre rare par exemple des aimants au Néodyme, des aimants Néodyme-fer-Bore (NdEeB), des aimants en Samarium-Cobalt (SmCO).

[0101] Dans l’exemple considéré, les aimants parallélépipédiques 5 peuvent être monolithiques. En variante, de tels aimants peuvent être constitués de plusieurs fragments d’aimant parallélépipédique, dont l’ensemble définit un parallélépipède.

[0102] Dans l’exemple considéré, la surface radialement intérieure de chacun des pôles présente un profil en l/(cos (p*i9·), d étant un angle défini depuis l’axe de révolution, ici l’axe X, entre un point de la surface radialement intérieur du pôle magnétique et une bissectrice du pôle magnétique, sur un secteur angulaire égal à 90% du pôle magnétique, notamment à 95% du pôle magnétique. Sur ce secteur central a, la dimension radiale de l’entrefer est donc égale à eo/(cos (p*d). Le minimum d’entrefer e₀ étant donc atteint au niveau de la bissectrice de chaque pôle et vaut par exemple 0,5 mm.

[0103] Les deux extrémités restantes de la surface radialement intérieure de chaque pôle sont ici rectilignes. A l’interface entre deux pôles magnétiques successifs la culasse 4 présente une épaisseur réduite, notamment minimale, formant une barrière de flux.

[0104] La culasse définit en totalité la surface radialement intérieure du stator 28. Les aimants parallélépipédiques 5 sont noyés dans la culasse. Des logements parallélépipédiques 35 reçoivent chacun un aimant 5 qui est inséré axialement.

[0105] Dans l’exemple considéré, les aimants parallélépipédiques 5 s’étendent orthoradialement, c'est-à-dire que chaque aimant est normal à un rayon. Par exemple, l’aimant du pôle P₃ est normal à un rayon R₃. Chaque aimant 5 s’étend sur un secteur angulaire compris entre 75 % et 85% du pôle magnétique P_H P₂, P₃, P₄.

[0106] Dans l’exemple considéré, les aimants parallélépipédiques 5 sont agencés en carré.

[0107] Dans l’exemple considéré à la figure 3, qui illustre un deuxième mode de réalisation, chaque pôle P_h P₂, P₃, P₄ présente cette fois-ci deux aimants parallélépipédiques 5 identiques disposés symétriquement par rapport à la bissectrice du pôle, les aimants 5 étant inclinés l’un vers l’autre en direction de l’axe X. Les surfaces radialement intérieure 31 des deux aimants 5 sont orientées l’une vers l’autre.

[0108] Dans l’exemple considéré, chacun des deux aimants 5 de chaque pôle est normal à un rayon. Par exemple, les deux aimants 5 du pôle P₃ sont normaux, respectivement, à un rayon R₃ et R₃. Les normales des deux aimants se croisent au niveau de l’axe de rotation Chaque aimant 5 s’étend donc orthoradialement et forment un angle β obtus entre eux.

[0109] Dans l’exemple considéré, les aimants 5 sont agencés de manière à former une structure polygonale concave comprenant 8 côtés.

[0110] Dans l’exemple considéré à la figure 4, les deux aimants de chaque pôle P_b P₂, P₃, P₄ forment entre eux un angle β aigu compris entre 15 degrés et 45 degrés. Un tel agencement permet une concentration de flux.

[0111] Dans l’exemple considéré, les aimants 5 sont donc agencés de manière à former une structure polygonale convexe étoilée comprenant 8 côtés.

[0112] Dans l’exemple considéré à la figure 5, la culasse 3 présente une entaille radiale 36 située au niveau de la bissectrice de chaque des pôles magnétiques. P_b P₂, P₃, P₄.Ces entailles 36 s’étendent chacune sur un secteur angulaire de moins de 5%, notamment moins de 2% du pôle magnétique.

[0113] Les figures 6 à 9 illustrent un 5^ème mode de réalisation de l’invention dans lequel tous les pôles magnétiques du stator 3 comprennent chacun une première et une deuxième surface plane d’entrefer.

[0114] la surface radialement intérieure de tous les pôles magnétiques P_h P₂, P₃, P₄présente une première surface plane d’entrefer 40 et une deuxième surface 41 plane d’entrefer, symétriques l’une par rapport à l’autre par rapport à la bissectrice et inclinées l’une vers l’autre en direction de l’axe X. La surface radialement intérieure du stator 28 présente ainsi 4*p zones planes, ici 8 zones planes car la machine électrique 1 présente deux paires de pôle.

[0115] Pour chaque pôle, l’entrefer 6 présente un maximum local au niveau de la bissectrice encadrée circonférentiellement de deux minimums.

[0116] Dans l’exemple considéré, les aimants parallélépipédiques 5 affleurent radialement à l’intérieur de la culasse, les aimants 5 ne sont pas noyés dans la culasse 3 ce qui facilite leur mise en place.

[0117] Dans l’exemple considéré, chacune des surfaces d’entrefer est normale à un rayon. Les normales se croisent donc au niveau de l’axe X. Les surfaces d’entrefer 40, 41 forment un angle obtus entre elles.

[0118] Dans l’exemple considéré, les deux surfaces planes d’entrefer 40, 41 sont chacune entièrement définies par l’un des deux aimants parallélépipédiques 5. Les surfaces planes d’entrefer 40, 41 sont donc définies par les deux aimants parallélépipédiques identiques de chaque pôle. Dans l’exemple considéré, les aimants 5 d’un même pôle peuvent se toucher au niveau de leur surface radialement intérieure 31.

[0119] La figure 9 montre un aimant parallélépipédique de la machine de la figure 6 tandis que la figure 8 montre une culasse 4 sans les aimants 5. La culasse est sensiblement tubulaire et sa surface radialement intérieure présente 4*p, ici huit zones planes 44 identiques pour recevoir les aimants parallélépipédiques.

[0120] Les figures 10 à 13 illustrent un 6^ème mode de réalisation de l’invention dans lequel les deux aimants parallélépipédiques de chaque pôle du stator sont différents l’un de l’autre.

[0121] Dans l’exemple considéré, la première surface plane d’entrefer 40 est définie entièrement par un premier aimant parallélépipédique 5a et la deuxième surface plane d’entrefer 41 est uniquement définie en partie par le deuxième aimant parallélépipédique 5b. Pour chaque pôle magnétique, la culasse 4 présente une protubérance adjacente 50 au deuxième aimant 5b, le volume occupé par le deuxième aimant 5b et par la protubérance 50 est identique à celui du premier aimant 5a. La protubérance 50 et le deuxième aimant 5b définissent ensemble entièrement la deuxième surface d’entrefer 41 de chaque pôle. Les deux aimants 5a, 5b de chaque pôle sont en regard circonférentiel, ils sont accolés.

[0122] Le deuxième aimant 5b est par exemple 4 fois plus petit que le premier aimant 5a.

[0123] Les protubérances 50 viennent de matière avec la culasse 4. Le deuxième aimant 5b est en contact plan avec la culasse selon deux de ces faces.

[0124] Le champ généré par le volume formé du deuxième aimant 5b et de la protubérance 50 est conséquent du premier aimant 5a du pôle voisin. Le stator est dit à « pôles semiconséquents ».

[0125] Dans l’exemple considéré ici, L’agencement du stator permet d’obtenir un démarreur plus performant en statique, en dynamique et en coût.

[0126] L’agencement du stator 3 permet d’obtenir un comportement en statique (vitesse à vide, puissance max) meilleur que celui d’un démarreur à inducteur bobiné dans un même encombrement. Par exemple, pour une machine électrique de démarreur de même encombrement (égal à 71mm), la machine électrique dans l’exemple considéré à un comportement similaire à celui d’une machine à inducteur bobiné et sa puissance max est supérieure de 600W.

[0127] L’agencement du stator 3 permet d’obtenir un comportement en dynamique du démarreur 1 (temps de réponse, appel en courant) sensiblement meilleur que celui d’un démarreur de même encombrement mais avec des aimants en forme de tuile avec un entrefer constant.

[0128] La figure 12 montre les deux types d’aimant parallélépipédique 5a, 5b de la machine de la figure 10 tandis que la figure 13 montre une culasse 4 sans les aimants 5a, 5b.

[0129] Dans l’exemple considéré, la culasse 4 présente à nouveau une forme sensiblement tubulaire. La culasse comprend 4 protubérances disposées de façon à former les pôles semi-conséquents. La surface radialement extérieure et cylindrique et la surface radialement intérieure présente un motif régulier se répétant 2*p fois, ici 4 fois. Chaque motif est une succession circonférentielle :

• d’une surface plane de réception du premier aimant 52, • d’une surface de transition 53, • d’une surface plane de réception du deuxième aimant 54, • de la portion 55 de deuxième face plane d’entrefer 41 définie par une des p protubérances 50, ici une des 4 protubérances 50, et • d’une surface inter-polaire d’une surface inter-polaire 56.

[0130] Dans l’exemple considéré, la surface de transition 53 est plane et surface inter-polaire 56 comprend plusieurs portions planes. Dans cet exemple, la surface radialement intérieure de la culasse comprend uniquement des portions planes. La surface interpolaire est partagée sur deux pôles successifs, tandis que la surface plane de réception du premier aimant 52, la surface de transition 53, la surface plane de réception du deuxième aimant 54,et la portion de deuxième face plane d’entrefer 41 définie par une des p protubérances 50 appartiennent toutes à un même pôle.

[0131] Les figures 14 à 17 illustrent un 7^ème mode de réalisation de l’invention dans lequel seule la moitié des pôles comprennent des aimants parallélépipédiques 5. Ces pôles sont identiques à ceux présentés en référence au 5^ème mode de réalisation. Ces pôles comportant les deux aimants parallélépipédiques 5 sont les pôles principaux.

[0132] Dans l’exemple considéré, l’autre moitié des pôles sont des pôles conséquents. Chaque pôle conséquent comprend une avancée 60 radialement intérieure de la culasse 4. Ces avancées 60 sont formées d’un seul tenant avec le reste de la culasse 4. Chaque avancée s’étend sur un secteur angulaire φ central sur 80% notamment 85%, notamment 90% de chaque pôle conséquent.

[0133] Dans l’exemple considéré, chaque avancée 60 définie en partie la surface radialement interne du stator 28. Chaque avancée 60 comporte une surface radialement intérieure cylindrique. L’entrefer 6 présente ainsi une dimension radiale constante au niveau des avancées 60.

[0134] Les figures 18 à 21 illustrent un 8^ème mode de réalisation de l’invention qui diffère du 7^ème mode de réalisation en ce que les pôles conséquents présente un chacun un aimant conséquent 62 parallélépipédique.

[0135] Dans l’exemple considéré, chaque avancée 60 comprend une unique saignée 63 d’orientation axiale ouverte dans une direction sensiblement circonférentielle. Cette saignée reçoit l’aimant conséquent 62. Les aimants conséquents 62 et les saignées 62 qui les reçoivent sont en symétrie par rapport à l’axe X.

[0136] Un aimant conséquent peut être 10 fois plus petit en volume que les premiers et deuxièmes aimants parallélépipédiques 5.

Claims (1)

1. Revendications [Revendication 1] Stator (3) apte à équiper une machine électrique à flux radial, notamment la machine électrique (la) d’un démarreur (1) de véhicule automobile comprenant un rotor (2) apte à tourner autour d’un axe (X) de rotation de la machine, le stator (3) étant de révolution, notamment autour de l’axe (X) de rotation de la machine, le stator (3) comprenant une culasse (4) et 2*p pôles magnétiques (P_b P₂,..., P_p), chaque pôle magnétique étant défini sur un secteur angulaire, chaque pôle magnétique présentant une surface radialement intérieure, caractérisé en ce qu’au moins un pôle magnétique comprend au moins un aimant permanent parallélépipédique (5, 5a, 5b). [Revendication 2] Stator (3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque pôle magnétique (P_B P₂,..., P_2p) comprend au moins un aimant parallélépipédique (5, 5a, 5b). [Revendication 3] Stator (3) selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface radialement intérieure de chacun des pôles présente un profil en l/(cos(p*-û)), Φ étant un angle défini depuis l’axe (X) de révolution, entre un point de la surface radialement intérieur du pôle magnétique et une bissectrice du pôle magnétique, sur un secteur angulaire central égal à 90% du pôle magnétique, notamment 95% du pôle magnétique. [Revendication 4] Stator (3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque pôle magnétique présente un unique aimant parallélépipédique (5), l’aimant étant normal à un rayon (R3). [Revendication 5] Stator (3) selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque pôle magnétique (P_b P₂,..., P_2p) présente deux aimants parallélépipédiques (5) identiques disposés symétriquement par rapport à la bissectrice, les aimants (5) étant inclinés l’un vers l’autre en direction de l’axe (X) de révolution. [Revendication 6] Stator (3) selon l’une quelconques des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la surface radialement intérieure d’au moins la moitié des pôles magnétiques présente une première surface plane d’entrefer (40) et une deuxième surface plane d’entrefer (41), symétriques l’une par rapport à l’autre par rapport à la bissectrice et inclinées l’une vers l’autre en direction de l’axe (X) de révolution, la première surface plane d’entrefer (40) étant définie, au moins en partie par un premier aimant (5a) parallélépipédique, la deuxième surface plane d’entrefer (41) étant

   définie, au moins en partie par un deuxième aimant (5b) parallélépipédique. [Revendication 7] Stator (3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que tous les pôles magnétiques (P_b P₂,..., P_2p) comprennent chacun une première (40) et une deuxième (41) surface plane d’entrefer. [Revendication 8] Stator (3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les deux surfaces planes d’entrefer (40, 41) sont chacune entièrement définies par l’un des deux aimants (5a, 5b). [Revendication 9] Stator (3) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier aimant (5a) de chaque pôle présente une longueur plus importante que le deuxième aimant (5b) de chaque pôle et en que, pour chaque pôle magnétique, la culasse (4) présente une protubérance (50) adjacente au deuxième aimant (5b), le volume occupé par le deuxième aimant (5b) et par la protubérance (50) est identique à celui du premier aimant (5a). [Revendication 10] Stator (3) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l’autre moitié des pôles magnétiques (P_b P₂,..., P_2p) sont des pôles conséquents, chaque pôle conséquent comprend une avancée (60) radialement intérieure de la culasse. [Revendication 11] Machine électrique (la) à flux radial, notamment pour un démarreur (1) de véhicule automobile comprenant : - un rotor (2) apte à tourner autour d’un axe (X) de rotation de la machine, et - un stator (3) selon l’une quelconques des revendications pré- cédentes, le stator étant fixe en rotation, de révolution autour de l’axe (X) de rotation de la machine et entourant le rotor. [Revendication 12] Démarreur (1) comprenant une machine électrique (la) selon la revendication précédente. [Revendication 13] Culasse (4) apte à équiper un stator (3) selon la revendication 9 caractérisé en ce que la surface radialement intérieure présente un motif régulier se répétant 2*p fois, chaque motif est une succession circonférentielle : • d’une surface plane de réception du premier aimant (52), • d’une surface de transition (53), • d’une surface plane de réception du deuxième aimant (54), • de la portion (55) de deuxième face plane d’entrefer (41) définie par une des p protubérances (50), et

   d’une surface inter-polaire (56).