FR3098043A1 - Machine électrique synchrone polyphasée à commutateur mécanique - Google Patents

Abstract

Commutateur (40) mécanique pour machine (1) électrique apte à alimenter par un système de courant polyphasé comprenant q phases, avec q entier positif strictement supérieur à 1, un rotor (3) de machine électrique tournante présentant 2*p pôles magnétiques, comprenant : un collecteur (41) mobile en rotation autour d’un axe (X) de la machine électrique, de motif élémentaire égal à 2*π/(p*q), au moins une paire de balais d’extension radiale, un balai positif (45) et un balai négatif (46), aptes à frotter sur le collecteur (41), fixes en rotation l’un par rapport à l’autre, définis chacun sur un secteur angulaire, aptes à être reliés à une même source de tension, notamment une batterie (B) de véhicule, caractérisé en ce que le collecteur (41) mécanique comprend n*p*q, avec n entier, avec notamment n = 1 ou n=2, lames conductrices (60) se succédant circonférentiellement, chaque lame (60) étant définie sur un secteur angulaire, les lames adjacentes étant isolées les unes des autres, les lames étant reparties en q groupes (a’, b’, c’), toutes les lames (60) d’un même groupe étant connectées électriquement ensemble, les q groupes étant alternées circonférentiellement, et en ce que le collecteur comprend un ventilateur (115). Figure pour l’abrégé : Figure 2

Description

Machine électrique synchrone polyphasée à commutateur mécanique

La présente invention concerne un commutateur mécanique pour alimenter une machine électrique tournante par un système de courants polyphasé. L’invention se rapporte également à une machine électrique équipée d’un tel commutateur pour véhicule automobile.

L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des machines électriques tournantes telles que les alternateurs, les alterno-démarreurs, les moteurs électriques et les machines réversibles. L’invention trouve également une application particulière dans la traction de véhicule automobile de faible puissance, notamment comprise entre 4kW et 25kW, par exemple entre 4kW et 8kW, par exemple entre 15kW et 25kW.

L'invention pourra ainsi avantageusement être mise en œuvre notamment avec les véhicules électriques à quatre roues de faible puissance ("microcars" en anglais), les véhicules à deux roues de type moto, ou les quadricycles lourds.

Il est connu de l’art antérieur des machines électriques à courant continu, notamment utilisé dans les démarreurs de véhicule automobile mais également pour propulser un véhicule. Ces machines munies d’un stator, ici l’inducteur, comportant plusieurs aimants permanents ou des pôles bobinés (électroaimants) et d’un rotor, ici l’induit, comportant des conducteurs formant le bobinage du rotor. L’induit comprend un collecteur mécanique muni de lames sur lesquelles frottent des balais pour l’alimentation en courant continu de l’induit.

L’ensemble balais/collecteur forme un commutateur mécanique qui permet l’autopilotage mécanique de l’alimentation du bobinage. Chaque changement de position angulaire de l’induit correspond, grâce à l’agencement de position angulaire des lames et des balais, à une nouvelle alimentation du bobinage. Le positionnement des balais et du collecteur est fixé par la position angulaire des pôles inducteurs.

L’inconvénient principal de ces machines réside dans les variations brutales de l’énergie magnétique à chaque commutation de courant dans les conducteurs, notamment dans des sections d’induits du bobinage. La commutation de courant entraine une usure excessive des balais. Par ailleurs, les performances de telles machines sont insuffisantes pour une application dans la chaine de traction de véhicule automobile en comparaison aux machines électriques tournantes synchrones polyphasées, notamment triphasées, à courant alternatif synchrone.

Une telle machine synchrone polyphasée comprend classiquement un rotor mobile en rotation autour d’un axe et un stator fixe entourant le rotor. En mode alternateur, lorsque le rotor est en rotation, il induit une tension au stator qui la transforme en courant électrique pour ensuite alimenter les consommateurs électriques du véhicule et recharger la batterie. En mode moteur, le stator est alimenté électriquement et crée un champ tournant magnétique puis un couple relativement aux pôles inducteurs, entraînant le rotor en rotation par exemple pour démarrer le moteur thermique. Ces machines présentent un net avantage en termes de performance volumiques par rapport aux machines à courant continu.

Une telle machine comporte classiquement un arbre, solidaire du rotor, dont une extrémité arrière porte des bagues collectrices appartenant à un collecteur. Des balais sont disposés de façon à frotter sur les bagues collectrices. Le porte-balais est relié à un régulateur de tension pour l’utilisation en mode alternateur.

Le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles minces formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue d'encoches ouvertes vers l'intérieur pour recevoir un bobinage comprenant des enroulements de phase connectées ensemble, par exemple, en étoile ou en triangle. Ces enroulements traversent les encoches du corps du stator et forment des chignons faisant saillie de part et d'autre du corps du stator. Les enroulements de phase sont obtenus par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliées entre elles par soudage. Le bobinage est relié électriquement à un ensemble électronique par une entrée et une sortie. Contrairement aux machines électriques à courant continu, les enroulements sont ouverts.

L’ensemble électronique comporte des modules électroniques de puissance permettant de piloter l’alimentation des phases du bobinage. La commutation est ici électronique et nécessite des onduleurs à semi-conducteur. Par exemple, dans le cas d’une traction électrique par une machine synchrone triphasée, les phases du bobinage sont classiquement alimentées par un onduleur électronique comportant 6 étages de transistors de puissance de type MOSFET dont la commande nécessite les données de position du rotor obtenues au moyen de différents capteurs de position. Dans le cas d’une alimentation en double-triphasé, 6 bras d’onduleurs avec chacun de MOFSET sont nécessaires, deux fois plus qu’en cas d’alimentation en triphasé. Les capteurs de position peuvent être à effet Hall dans le cas d’une machine synchrone à aimants permanents à courant continu (« BLDC » en anglais) dont l’alimentation est à créneaux. Les capteurs de position peuvent aussi être de type résolveur, plus onéreux que les capteurs à effet Hall, dans le cas d’une machine synchrone à aimants permanents à courant alternatif (« BLAC » en anglais) dont l’alimentation est sinusoïdale.

Cet ensemble électronique est onéreux. La fiabilité des composants à semi-conducteur en environnement sévère en température ou en vibrations n’est pas optimale du fait de la fragilité de ces composants. Ces composants sont aussi dépendants de matière comme le silicium dont l’approvisionnement peut ou pourra s’avérer sensible.

Il existe donc un besoin pour alimenter les machines électriques à système de courant polyphasé de manière moins onéreuse et/ou moins dépendante en électronique de puissance, voire totalement indépendante en électronique de puissance.

L’invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un commutateur mécanique pour machine électrique apte à alimenter par un système de courant polyphasé comprenant q phases, avec q entier positif strictement supérieur à 1, un rotor de machine électrique tournante présentant 2*p pôles magnétiques, comprenant :

• un collecteur mobile en rotation autour d’un axe de la machine électrique, de motif élémentaire égal à 2*π/(p*q),
• au moins une paire de balais d’extension radiale, un balai positif et un balai négatif, aptes à frotter sur le collecteur, fixes en rotation l’un par rapport à l’autre, définis chacun sur un secteur angulaire, aptes à être reliés à une même source de tension, notamment une batterie de véhicule,

Le commutateur mécanique est caractérisé en ce que le collecteur mécanique comprend n*p*q, avec n entier, avec notamment n=1 ou n=2, lames conductrices se succédant circonférentiellement, chaque lame étant définie sur un secteur angulaire, les lames adjacentes étant isolées les unes des autres, les lames étant reparties en q groupes, toutes les lames d’un même groupe étant connectées électriquement ensemble, les q groupes étant alternés circonférentiellement.

Le commutateur mécanique est également caractérisé en ce que le collecteur comprend un ventilateur.

Une telle alimentation est ainsi plus durable et moins onéreuse. La performance est aussi sensiblement supérieure à celle d’une machine électrique à courant continu.

Un tel commutateur permet l’alimentation de machines électriques par un système de courant polyphasé sans convertisseur électronique de sorte que le nombre de composants d’électronique de puissance et le coût associé est très fortement diminué, voire annulé. Une telle alimentation autopilotée permet également de se passer de capteur de position du rotor.

La présence du ventilateur permet de créer un flux d’air permettant d’évacuer l’air chaud et ainsi de refroidir le collecteur lui-même et son environnement.

Selon un aspect de l’invention, le ventilateur peut être fait d’un matériau isolant, notamment fait en plastique.

Selon un aspect de l’invention, le ventilateur peut être à action. En variante, le ventilateur peut être à réaction.

Selon un aspect de l’invention, le ventilateur peut être disposé axialement à côté des lames. Le ventilateur peut être d’un seul tenant.

Selon un aspect de l’invention, le ventilateur peut comprendre une pluralité de pâles. Le nombre de pâles peut être compris entre 2 et 16, notamment 8,notamment 6 ou 10 pâles.

Les pâles peuvent être régulièrement réparties circonférentiellement. En variante, les pâles peuvent distribués de façon non régulière par exemple de manière logarithmique. Un espace non régulier ou variable peut rendre le système plus silencieux.

Les pâles peuvent être incurvées. Les pâles peuvent être incurvées de sorte à faire circuler l’air vers l’intérieur. En variante, les pâles peuvent être incurvées de sorte à faire circuler l’air vers l’extérieur. Les pales peuvent se déployer radialement jusqu’à la hauteur radiale des lames. Les pâles peuvent toutes être d’un seul tenant. Les pâles peuvent être des pièces distinctes les unes des autres.

Selon un aspect de l’invention, le collecteur peut comprendre un squelette, de révolution autour de l’axe de la machine électrique, pour maintenir les lames en position. Le ventilateur peut être d’un seul tenant avec le squelette. En variante, chaque pâle peut être rapportée sur le squelette. En variante encore, le ventilateur peut être d’un seul tenant et rapporté sur le squelette.

Selon un aspect de l’invention, le collecteur peut comprendre une pluralité de condensateurs, chaque condensateur étant monté entre deux groupes de lames distincts. Les condensateurs peuvent être disposés axialement du côté opposé à celui du ventilateur. Les lames sont donc disposées entre les condensateurs et le ventilateur. Cela permet de disposer de plus de latitude de positionnement pour chacune des deux fonctions. En variante, le ventilateur et les condensateurs peuvent être d’un même côté axial par rapport aux lames.

Selon un aspect de l’invention, au moins un condensateur est monté entre deux groupes de lames distincts. Le collecteur comprend au moins q condensateurs.

Selon un aspect de l’invention, chaque condensateur comprend deux armatures séparées par un isolant polarisable. Les deux armatures d’un même condensateur sont reliées électriquement à deux groupes de lames distincts. Les armatures peuvent être directement fixées aux lames. Bien que les condensateurs relient deux groupes de lames, l’isolant polarisable permet de respecter l’isolation électrique entre les lames.

Selon un aspect de l’invention, un unique condensateur est prévu entre deux groupes de lames distincts. En variante, une pluralité de condensateurs peut être prévu entre deux groupes de lames distincts. Cette pluralité de condensateur peut être agencée en série ou en parallèle entre deux groupes de lames.

Les condensateurs peuvent être identiques. Chaque condensateur peut présenter une forme sensiblement parallélépipédique.

Chaque condensateur peut présenter une capacité électrique comprise entre 1 et 100 microfarads, par exemple 25 µF, par exemple 50 µF. Lorsque plusieurs condensateurs sont montés en série ou en parallèle entre deux groupes de lames distincts, la capacité équivalente est comprise entre 1 et 100 microfarads.

Chaque condensateur peut comprendre un boitier encapsulant l’isolant polarisable et/ou tout ou partie des armatures.

Selon un aspect de l’invention, tout ou partie des condensateurs sont décalés axialement des lames. Il existe un plan normal à l’axe de rotation qui coupe les condensateurs sans couper de lame.

Selon un premier mode mise en œuvre des condensateurs, le collecteur comprend uniquement q condensateurs. Il existe un seul condensateur entre chaque groupe de lames. La réduction des discontinuités de courant est obtenue par un nombre minimal de condensateurs.

Selon un deuxième mode mise en œuvre des condensateurs, le collecteur comprend au moins un condensateur entre deux lames de groupes de groupes différents se succédant circonférentiellement. Le collecteur comprend alors au moins p*q condensateurs, notamment uniquement p*q condensateurs. Lorsque n=1, chaque lame est connectée électriquement à deux condensateurs. Lorsque n=2, chaque lame n’est associée qu’à un unique condensateur.

Selon un aspect de l’invention, chaque condensateur peut être fixé sur un doigt d’orientation axiale d’une des lames. Les armatures de condensateur peuvent être fixées directement sur les doigts, notamment par soudure. Les condensateurs peuvent être fixés uniquement sur les doigts.

Selon un aspect de l’invention, les condensateurs peuvent tous être disposés dans un secteur angulaire donné, notamment inférieur à 90°, notamment inférieur sur 45°. En variante, Les condensateurs peuvent être disposés régulièrement sur toute la circonférence du collecteur. Les condensateurs peuvent être tous décalés circonférentiellement les uns des autres.

Les condensateurs peuvent être au même niveau radial que les lames. En variante, les condensateurs peuvent être disposées radialement plus près de l’axe que les lames. Les condensateurs peuvent être disposés les uns au-dessus des autres.

Selon un aspect de l’invention, les condensateurs peuvent tous être d’un même côté axial des lames.

Selon un aspect de l’invention, le collecteur peut comprendre un élément de protection des condensateurs. Cet élément de protection peut être d’un seul tenant. Cet élément de protection peut comprendre plusieurs cavités recevant les condensateurs. En variante, une seule cavité continue et circulaire peut recevoir les condensateurs. En variante encore, l’élément de protection peut être formé d’autant de portions de protection, distinctes les unes des autres, que de condensateurs.

Selon un aspect de l’invention, le ventilateur et l’élément de protection peuvent être d’un seul tenant. Cela permet de mutualiser les fonctions.

Selon un aspect de l’invention, les balais sont fixes en rotation. Selon un aspect de l’invention, les balais d’une même paire sont circonférentiellement décalés l’un de l’autre de [(2k+1)*2*π]/(2*p)], k étant un entier naturel. Selon un aspect de l’invention, le décalage angulaire entre les balais se fait de centre à centre, c'est-à-dire entre les plans médians de chaque balai. Un balai peut avoir une forme sensiblement parallélépipédique. Selon un aspect de l’invention, les balais peuvent toujours être en contact d’une lame. Un balai peut comporter une surface radialement intérieure cylindrique en contact avec le collecteur, notamment avec les lames.

Selon un aspect de l’invention, le nombre de paires de balais est compris entre 1 et p. Par exemple, le nombre de paires de balais peut être égal à un ou à deux pour une machine à deux paires de pôles. Toutes les paires de balais frottent sur les mêmes lames. Selon l’invention, le nombre de palais est donc pair.

Selon un aspect de l’invention, le collecteur présente p*q passages d’un type de lame à un autre, autant que de condensateurs dans le deuxième mode de mise en œuvre de ceux-ci. Le type d’une lame est défini par son appartenance à un des groupes de lame. Ainsi, lorsque n=2, deux lames d’un même type se succèdent circonférentiellement. Le collecteur peut présenter un motif électrique élémentaire de lames qui se répète p fois.

Selon un aspect de l’invention, q peut être égal à 3. Le commutateur est ainsi apte à alimenter une machine électrique selon un système de courant triphasé.

Selon un aspect de l’invention, la zone de frottement entre les balais et les lames peut être à une distance radiale par rapport à l’axe comprise entre 20 mm et 45 mm, notamment 25 mm, notamment 35 mm.

Selon un aspect de l’invention, un secteur angulaire sur lequel est définie une pièce donnée est le plus petit secteur qui comprend la pièce donnée dans un plan perpendiculaire à l’axe de la machine.

Selon un aspect de l’invention, les lames présentent toutes le même secteur angulaire et/ou la dimension axiale. En particulier, toutes les lames sont identiques. Les lames peuvent ne pas être décalées axialement. Les lames peuvent être en cuivre. Les lames peuvent avoir une épaisseur radiale comprise entre 1mm et 3mm, par exemple 2mm. Cette épaisseur permet de réduire la densité volumique de courant dans les lames. Les lames peuvent avoir une dimension axiale comprise entre 8mm et 12mm, par exemple 10mm. Selon l’invention, le collecteur possède un seul arrangement circonférentiel de lames conductrices autour de l’axe.

Selon un aspect de l’invention, le squelette peut être en matériau isolant électriquement, par exemple en plastique. Le squelette peut être en seul tenant. Le squelette peut comprendre des ouvertures radiales, en particulier n*p*q ouvertures recevant les lames. Le squelette peut être surmoulé sur les lames. Le squelette peut comprendre une ouverture centrale destinée à recevoir un arbre de rotor. Le collecteur peut comprendre un manchon disposé dans l’ouverture centrale du squelette et apte à être solidaire de l’arbre de rotor. Le manchon est fixe par rapport au squelette. Le manchon est plus rigide que le squelette de sorte à renforcer la liaison entre le collecteur et l’arbre de rotor.

Selon un aspect de l’invention, les condensateurs peuvent être fixés sur le squelette. Les boitiers des condensateurs peuvent être fixés sur une face d’orientation axiale du squelette.

Selon un autre aspect de l’invention, les lames d’un même groupe peuvent toutes être connectées électriquement à une bague disposée radialement à l’intérieur des lames.

Une telle bague permet de mutualiser les connexions électriques entre les lames d’un même groupe ce qui simplifie la fabrication du commutateur. Au sens de la demande, les balais ne frottent pas sur les bagues mais bien sur les lames.

Selon le premier mode de mise en œuvre des condensateurs, chacun des q condensateurs peut être disposé entre deux bagues distinctes.

Selon un autre aspect de l’invention, un pont peut être prévu entre chaque lame et la bague associée. Les ponts s’étendent radialement depuis la bague, notamment sans décalage axial depuis la bague. Les ponts et la bague associée sont dans un espace intérieur du squelette tandis que les lames affleurent vers l’extérieur pour venir en contact électrique avec les balais. Les lames d’un même groupe, les ponts et la bague forment un anneau d’un seul tenant. La bague et l’anneau associés aux lames du groupe q sont dits de type q.

Selon un autre aspect de l’invention, un pont est associé à une unique lame. En variante, par exemple lorsque n=2 et que deux lames d’un même type se succèdent circonférentiellement, un pont peut être partagé par plusieurs lames, par exemple deux.

Selon un autre aspect de l’invention, le collecteur comprend q bras de liaison, chacun étant solidaire d’une bague, notamment par soudure. Chaque bras possède une extrémité libre apte à être connectée à une phase, ou à plusieurs phases, de bobinage du rotor pour l’alimenter ou les alimenter. Chaque bras de liaison débouche, notamment radialement, du squelette du collecteur au travers d’un trou radial ménagé dans le squelette.

Selon un aspect de l’invention, notamment selon le premier mode de mise en œuvre des condensateurs, les condensateurs sont reliés aux bras de liaison des q groupes de lames. Les condensateurs peuvent être disposés du même côté axial que les bras de liaison par rapport aux lames. Chaque armature peut être directement fixée sur une extrémité libre de bras de liaison. En variante, chaque armature peut être fixée par l’intermédiaire d’une pièce de liaison, par exemple un fil métallique, par exemple un morceau de conducteur métallique.

Selon un aspect de l’invention, les bagues de chaque groupe peuvent se succéder axialement.

Cette juxtaposition axiale favorise la compacité du collecteur.

Selon un aspect de l’invention, les ponts d’un même type q sont décalés des ponts des autres types. Les bagues peuvent être axialement réparties sur une longueur axiale de lame.

Les ponts peuvent être connectés à une zone centrale des lames ou à une extrémité de celles-ci. En particulier, lorsque q = 3 (c'est-à-dire lorsque le système de courant est triphasé) le collecteur comprend trois bagues, une centrale et deux d’extrémités entourant la bague centrale. Les ponts associés à la bague centrale sont connectés axialement au centre des lames et les ponts associés aux bagues d’extrémités sont connectés sur des coins des lames.

En variante, les bagues peuvent être concentriques.

Selon un aspect de l’invention, chaque lame peut être séparée des deux lames adjacentes par une inter-lame.

L’inter-lame est définie pour empêcher le contact circonférentiel entre deux lames successives.

Selon un aspect de l’invention, les inter-lames peuvent toutes présenter la même ouverture angulaire.

L’ouverture angulaire de chaque lame peut ainsi être égale, en radians, à [2*π- n*p*q*(ouverture d’une inter-lame)]/(n*p*q).

Selon un aspect de l’invention, l’ouverture angulaire d’une inter-lame est inférieure à l’ouverture angulaire d’une des lames. En variante, l’ouverture angulaire d’une inter-lame peut être supérieure à l’ouverture angulaire d’une des lames.

L’ouverture angulaire d’une des inter-lames se déduit de la distance radiale de la zone de frottement et de la dimension circonférentielle de cette inter-lame.

L’ouverture angulaire des lames peut être identique à l’ouverture angulaire des inter-lames. Chaque lame et chaque inter-lame s’étendent chacune sur 2*π/(2* p*q).

Selon un aspect de l’invention, l’inter-lame peut être isolante. L’inter-lame peut être un espace vide entre deux lames successives. L’inter-lame peut comprendre une protubérance non conductrice, notamment formée par le squelette.

Selon un aspect de l’invention, une des inter-lames, notamment chaque inter-lame, peut comprendre une lame isolée. La lame isolée n’est connectée électriquement à aucune autre lame. La lame isolée n’est connectée électriquement à aucun condensateur. La lame est dite isolée en opposition aux lames conductrices, connectées électriquement qui forment les q groupes. En variante, les inter-lames peuvent être connectées ensemble formant un groupe de lames isolées en mêmes conditions de potentiel électrique.

Selon un aspect de l’invention, les lames isolées peuvent être fixées sur une bague d’inter-lames. La bague d’inter-lames peut être disposée dans l’espace intérieur du squelette. La bague d’inter-lames peut être radialement à l’extérieur des bagues de type q. Les lames isolées comportent un pied inséré dans une ouverture de la bague d’inter-lames pour la fixation de la lame isolée. La bague d’inter-lames peut comprendre des fenêtres pour le passage des ponts entre les lames d’un des q groupes et la bague associée.

La lame isolée est séparée des lames conductrices par des interstices. Les interstices peuvent mesurer entre 1mm et 5mm dans la direction circonférentielle. Les lames isolées sont reçues dans des ouvertures radiales. Le collecteur peut alors comprendre 2*n*p*q lames, les lames conductrices étant en alternance avec les lames isolées. Les lames isolées sont à potentiel flottant.

L’invention à également pour objet une machine électrique qui comprend :

• un commutateur mécanique tel que décrit précédemment,
• un stator fixe en rotation comprenant 2*p pôles magnétiques, le stator formant l’inducteur de la machine,
• un rotor mobile en rotation autour de l’axe de la machine électrique, le rotor formant avec le collecteur un induit de la machine, le rotor comprenant :
  1. un arbre de rotor, et
  2. un corps de rotor comprenant :
     1. un paquet de tôles comprenant des tôles empilées axialement, le paquet de tôles ayant (2*p)*m*q encoches d’extension axiale, avec m entier,
     2. au moins un bobinage, le bobinage étant reparti en q phases alimentées par le commutateur, les phases comprenant des sections de bobinage logés dans les encoches, les sections de chaque phase se succédant circonférentiellement, chaque phase présentant deux extrémités.

Une telle machine électrique synchrone polyphasée est économe car elle évite un ensemble électronique coûteux pour l’alimentation en courant alternatif des multiples phases de la machine à partir d’un courant continu.

Une telle machine est particulièrement remarquable en ce que le rotor est alimenté selon un système de courants polyphasé et en ce que le stator en alimenté en courant continu. Le rotor et le stator obtiennent leur tension et leur courant d’une source de tension, par exemple la batterie d’accumulateurs, donc en continu et pas en alternatif.

Les balais sont également alimentés en courant continu, ils sont reliés à la même source de tension. Ils ne sont pas reliés aux phases du rotor, ce sont les groupes de lames qui sont connectées aux q phases du rotor.

Selon un aspect de l’invention, le ventilateur peut être disposé axialement du côté du corps de rotor.

Selon un aspect de l’invention, le ventilateur peut s’étendre, au moins en partie, dans un espace intérieur du corps de rotor. Le ventilateur peut s’étendre radialement entre l’arbre de rotor et le corps de rotor. Cela permet de brasser l’air intérieur du corps de rotor et de refroidir le bobinage.

Selon un aspect de l’invention, les condensateurs sont axialement du côté opposé au corps de rotor, en particulier lorsqu’ils sont directement fixés aux lames.

La machine peut présenter un nombre de paires de pôles compris entre 1 et 12. En particulier la machine peut être à 6 paires de pôles magnétiques, à 8 paires de pôles magnétiques, à 10 paires de pôles magnétiques.

L’entier m est ici le nombre d’encoche(s) par pôle et par phase, par exemple un, par exemple deux.

Selon un aspect de l’invention, lorsque m est strictement supérieur à 1, les encoches associées à une même phase se succèdent circonférentiellement.

Selon un aspect de l’invention, chaque phase peut présenter un unique conducteur formant les différentes sections de bobinage. Chaque phase peut présenter plusieurs conducteurs assemblés ensemble à l’extérieur des encoches. Ces conducteurs peuvent être des épingles, par exemple en forme de U, par exemple en forme de I. Ces épingles peuvent être insérées axialement puis reliées ensemble. Les épingles permettent d’obtenir de meilleurs performances, notamment en terme de couple moteur.

Selon un autre aspect de l’invention, le nombre d’encoches peut être un multiple du nombre de lames. Chaque lame est alignée avec un plan médian qui sépare équitablement les m encoches d’une des q phases d’un des p pôles qui se suivent. Chaque lame est alignée avec un barycentre des m lames qui se suivent. Par exemple, lorsque n=m=1, chaque lame est alignée sur une dent du corps de rotor qui séparent deux des encoches dans lesquels sont logées les sections d’une même phase.

Selon un autre aspect de l’invention, les phases du bobinage peuvent être reliées aux lames du collecteur, en particulier aux bagues du collecteur, par l’intermédiaire des bras de liaison.

Selon un autre aspect de l’invention, les balais peuvent être alignés axialement avec les pôles du stator.

Selon un autre aspect de l’invention, le stator peut être à griffes. Le stator peut comprendre un bobinage, des griffes et des aimants inter-polaires, notamment en ferrite qui est un matériau bon marché. Les aimants inter-polaires peuvent également être en Néodyme-Fer-bore pour bénéficier d’une performance volumique plus importante. En variante, le stator peut comprendre une culasse équipée de plusieurs électro-aimants réparties circonférentiellement. Le stator est apte à être relié à la source de tension, notamment à la batterie de véhicule.

En variante, le stator peut comprendre une culasse équipée d’un ou de plusieurs d’aimants permanents réparties circonférentiellement, sans griffe, notamment sans aucun enroulement.

Selon un autre aspect de l’invention, la machine électrique peut également comprendre un ensemble porte-balais fixe en rotation dans lequel sont logés les balais du commutateur. Le porte-balais peut entourer le collecteur.

La machine électrique peut comprendre un carter fixe en rotation. Le carter peut entourer l’ensemble du stator, du rotor et du commutateur. Le carter peut être en deux parties, une avant et une arrière. Le porte-balais peut être fixé sur la partie arrière du carter. Le stator peut être fixé sur la partie avant du carter.

Selon un autre aspect de l’invention, le collecteur peut être fixé en rotation sur l’arbre de rotor, notamment le manchon du collecteur peut être emmanché à force. En variante, le collecteur peut être monté sur l’arbre de rotor de manière réversible. Des organes de roulement peuvent être disposés entre l’arbre de rotor et le carter pour supporter le rotor.

L’invention à également pour objet un système de traction pour engin de transport comprenant :

• une machine électrique tel que décrite précédemment, et
• un hacheur connecté électriquement aux balais du commutateur mécanique et apte à être connecté à la batterie du véhicule.

L’engin de transport peut être véhicule, notamment automobile. L’engin de transport peut être un véhicule autonome de livraison d’objets, notamment à roues, notamment à hélices, par exemple un engin de type « drone » ou « droïde ».

Le hacheur permet le réglage de la tension et ainsi la fonction de variateur de puissance. Le hacheur n’est pas ici un onduleur qui permet la génération de signaux de courants sinusoïdaux. Un rhéostat peut être prévu à la place du hacheur qui permet d’extraire totalement de l’électronique de puissance pour l’alimentation de la machine électrique.

Un tel système de traction permet de propulser à bas coût un véhicule automobile.

En variante, l’invention peut également porter sur un alternateur comprenant la machine électrique. L’invention peut également porter sur un système comprenant la machine électrique pouvant fonctionner en mode moteur et en mode alternateur.

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 :

et

sont des vues schématiques, en coupe, d’une machine électrique selon l’invention,

et

illustrent schématiquement l’alimentation électrique du bobinage de la machine selon un premier mode de bobinage étoilé,

,

et

illustrent un exemple de machine électrique dont selon l’invention dont le bobinage est alimenté selon le premier mode et dans lequel les condensateurs sont dans un deuxième mode de mise en œuvre.

illustre une variante de collecteur décrit aux [Figure 5] et [figure 6] dans lequel les condensateurs sont dans un premier mode de mise en œuvre.

et

illustrent schématiquement l’alimentation électrique du bobinage de la machine selon un deuxième mode de bobinage triangle.

On a représenté schématiquement sur la figure 1, en coupe, une machine électrique 1. La machine 1 est apte à équiper un système de traction pour engin de transport, notamment un véhicule automobile.

Dans l’exemple considéré, la machine comprend un rotor 3 mobile en rotation autour de l’axe X de rotation de la machine et un stator 4 fixe en rotation comprenant 2*p pôles magnétiques. Le rotor forme l’induit et le stator forme l’inducteur de la machine.

La machine 1 comprend également un carter 5 fixe en rotation, ici en deux parties, une avant 5a et une arrière 5b. Le carter entour l’ensemble du stator et du rotor Le carter peut être en deux parties, Le stator 4 est fixé sur la partie avant du carter, par exemple monté à force.

Dans l’exemple considéré, le rotor 3 comprend un arbre de rotor 10 et un corps de rotor 11.

Dans l’exemple considéré, un palier avant 13 et un palier arrière 14 sont traversés par l’arbre de rotor 10. L’arbre de rotor 10 est monté à rotation par rapport au carter 5, par exemple au moyen d’organes de roulement montés sur les paliers 13, 14.

Par exemple, le rotor 3 comprend, un premier organe d’entraînement 20 appartenant à la machine 1. Un deuxième organe d’entraînement 21 monté sur un élément d’une chaine de traction, par exemple un vilebrequin, du véhicule automobile, et un élément 22 transmettant le mouvement de rotation du deuxième organe d’entraînement 21 au premier organe d’entraînement 20 sont prévus. Selon un exemple particulier, les organes d’entrainement 20, 21 sont des poulies et l’élément 22 transmettant le mouvement est une courroie.

Comme mieux visible sur la figure 2, la poulie 20 est montée solidaire en rotation sur l’arbre de rotor 10. L’arbre de rotor peut donc être entraîné en rotation par le mouvement de rotation de la poulie 20. La poulie 20 est disposée sur une première extrémité de l’arbre 14, dite extrémité avant. L’arbre 14 présente une deuxième extrémité, dite extrémité arrière, opposée à l’extrémité avant.

Dans l’exemple considéré, le stator 4 peut être un stator à griffes. Un tel stator peut comporter deux roues polaires se présentant sous la forme de flasques annulaires disposées de manière transversale par rapport à l’arbre de rotor 10. Chaque roue polaire peut comprendre sur sa périphérie externe des dents en forme de griffes s’étendant selon une direction sensiblement parallèle à l'axe X. Les dents de l'une des roues polaires sont angulairement décalées par rapport aux dents de l'autre roue polaire de manière à ce que les dents des deux roues polaires s'entre-pénètrent alternativement. Le stator 4 comporte également un bobinage d’excitation 24 monté entre les roues polaires. Des aimants permanents peuvent être agencés entre les dents des roues polaires.

Dans l’exemple considéré, le bobinage d’excitation est alimenté avec un courant électrique d’excitation continu EXC provenant d’un hacheur du stator 25. Le stator 4 est alimenté au travers du hacheur de stator par une source de tension qui est ici la batterie B du véhicule. Le bobinage d’excitation est relié à la borne B+ de la batterie B.

Dans l’exemple considéré, le corps de rotor 11 comprend un paquet de tôles, en matériau ferromagnétique, comprenant des tôles empilées axialement. Le paquet de tôles comporte (2*p)*m*q encoches d’extension axiale. Le corps de rotor 11 comprend également au moins un bobinage 30, le bobinage étant réparti en q phases. Les phases comprennent des sections de bobinage 31 logés dans les encoches, les sections de chaque phase se succédant circonférentiellement. Chaque phase présente deux extrémités 32. Les encoches sont séparées les unes des autres par des dents de corps de rotor.

Dans l’exemple considéré à la figure 2, q = 3, le bobinage est donc un bobinage triphasé dont les phases sont a, b et c. Le rotor 3 est donc alimenté selon un système de courant triphasé.

Les phases du bobinage 30 peuvent être connectées en étoile ou en polygone. Dans ce mode de réalisation, le rotor comporte trois phases a, b, c connectées en triangle, comme illustré sur la figure 2.

Dans l’exemple considéré, chaque tôle peut présenter une forme annulaire et comporter des rainures disposées radialement. Les encoches des tôles empilées forment les encoches de paquet de tôles s’étendant selon une direction sensiblement parallèle à l’axe X.

Dans l’exemple considéré, chaque phase a, b ,c peut présenter un unique conducteur formant les différentes sections de bobinage.

Dans l’exemple considéré, des chignons 35 formés par le bobinage 30 sont disposés de part et d’autre du paquet de tôles.

La machine 1 selon l’exemple considéré est particulièrement remarquable en ce qu’elle comporte un commutateur mécanique 40 pour alimenter les q phases de rotor 3. Dans l’exemple considéré, aux figures 1 et 2, le commutateur mécanique alimente donc le rotor 3 avec un système de courant triphasé. Le commutateur 40 est disposé à l’intérieur du carter.

Dans l’exemple considéré, le commutateur 40 comprend un collecteur 41 mobile en rotation autour de l’axe X. Le collecteur sera décrit plus en détail en référence aux figures 3 à 10. Le collecteur 41 est fixé en rotation sur l’arbre de rotor 10 et forme avec le rotor 3 l’induit de la machine 1.

Dans l’exemple considéré, le commutateur 40 comprend également au moins une paire de balais d’extension radiale, un balai positif 45 et un balai négatif 46, aptes à frotter sur le collecteur 41. Les balais 45, 46 sont fixes en rotation, ils sont définis chacun sur un secteur angulaire et ils sont reliés à une même source de tension ici batterie B du véhicule. Les balais sont donc alimentés en courant continu.

Dans l’exemple considéré, un hacheur 48 est disposé entre les balais 45, 46 et la borne B+ de la batterie B pour régler la tension et agir comme variateur de tension.

Dans l’exemple considéré, les balais 45, 46 ont une forme sensiblement parallélépipédique. Chaque balai comporte une surface radialement intérieure cylindrique en contact avec le collecteur 41.

Dans l’exemple considéré, la machine 1 comprend un ensemble porte-balais 50 fixe en rotation dans lequel sont logés les balais 45, 46. Le porte-balais 50 porte les balais. Le porte-balais 50 entoure le collecteur 41. Le porte-balais est fixé au carter, notamment sur la partie arrière 5b du carter. Le porte-balais peut être fixé sur le palier arrière 14 ou directement sur la culasse du stator.

Lorsque la machine 1 fonctionne en mode générateur, la poulie 20 et le rotor 3 sont entraînés en rotation et le bobinage du rotor 30 est alimenté électriquement par le commutateur 40. Le rotor 3 est alors magnétisé, un champ magnétique est créé et génère un courant induit dans le bobinage du stator.

On va maintenant décrire en détail le fonctionnement et la structure du commutateur.

Les figures 3 et 4 illustrent schématiquement l’alimentation par un système de courant triphasé du bobinage d’un rotor 3 d’une machine 1 comprenant deux paires de pôles, i.e. p = 2, selon un premier mode de bobinage étoilé. Les figures 3 et 4 représentent le commutateur 40 et le bobinage du rotor 30 déroulés.

En référence à la figure 3, le collecteur 41 comprend n*p*q lames conductrices 60 se succédant circonférentiellement, avec ici n= 1, p = 2 et q = 3, donc 6 lames conductrices. Chaque lame 60 est définie sur un secteur angulaire, les lames adjacentes sont isolées les unes des autres. Les lames conductrices sont reparties en q groupes, ici trois groupes a’, b’, c’. Toutes les lames 60 d’un même groupe a’, b’, c’ sont connectées électriquement ensemble et les trois groupes sont alternées circonférentiellement.

Dans l’exemple considéré, le collecteur 41 présente un motif élémentaire de lames qui se répète p fois, ici deux. Le motif élémentaire de lames est ici : lame du groupe a’, lame du groupe b’ et lame du groupe c’. Le collecteur 41 présente p*q passages, ici 6, d’un type de lame à un autre. Le type d’une lame est défini par l’appartenance à un groupe. Le collecteur présente ainsi un motif élémentaire égal à 2*π/(p*q), soit π/3 ou encore 60°.

Dans l’exemple considéré, chacun des trois groupes a’, b’, c’ de lames est connecté électriquement à une des deux extrémités 32 d’une des trois phases a, b, c du rotor 3. Les autres extrémités 32 des trois phases sont connectées électriquement ensemble de sorte à former un bobinage en étoile.

Dans l’exemple considéré, le rotor peut comprendre deux encoches par phase et par pôle (m=1) soit, ici 12 encoches. Chacune des six lames du collecteur est alignée avec une dent de corps de rotor. Chacune des encoches dans laquelle est logée une section appartenant à une phase du type q est alignée axialement avec une lame du collecteur 41 du même type.

Dans l’exemple considéré, toutes les lames présentent toutes le même secteur angulaire et la même dimension axiale. En particulier, toutes les lames 60 sont identiques et ne sont pas décalées axialement. Les lames 60 peuvent être en cuivre. Les lames 60 peuvent avoir une épaisseur radiale comprise entre 1mm et 3mm, par exemple 2mm. Les lames peuvent avoir une dimension axiale comprise entre 8mm et 12mm, par exemple 10mm.

En référence à la figure 4, le commutateur comprend une unique paire de balais 45, 46 toujours en contact des lames 60. Deux paires de balais auraient pu être envisagé car le nombre de paires peut être compris entre 1 et p. Les balais de la paire représentée sont circonférentiellement décalés l’un de l’autre de [(2k+1)*2*π]/(2*p)], k étant un entier naturel. Dans l’exemple considéré, les balais peuvent donc être décalés d’un angle de π/2 ou de 3π/2, ici les balais 45, 46 sont décalés de π/2.

Le décalage angulaire entre les balais 45, 46 se fait de centre à centre, c'est-à-dire entre les plans médians A de chaque balai.

Dans l’exemple considéré, chaque lame 60 est séparée des deux lames 60 adjacentes par une inter-lame 62 isolante. L’ouverture angulaire de chaque inter-lame 62 est identique.

Dans l’exemple considéré, l’ouverture angulaire de chaque balai 45, 46 est supérieure à l’ouverture angulaire des inter-lames 62. Ainsi, chaque balai est toujours en contact avec au moins une lame et avec deux lames pendant les phases de recouvrement.

La figure 7 illustre une machine 1 dont le collecteur est décrit en détail aux figures 5 et 6. Dans l’exemple considéré, la machine 1 est à cinq paires de pôles (p=5) alimentée selon un système de courant triphasé (q=3). Le collecteur 41 comprend ici quinze lames conductrices 60 (n=1). Dans l’exemple considéré, les phases du bobinage sont connectées en étoile.

La figure 5 représente les groupes de lames a’, b’, c’ du collecteur 41. La figure 6 représente le collecteur complet avec en particulier un squelette 65 du collecteur visible.

Dans l’exemple considéré, les lames 60 d’un même groupe a’, b’, c’ sont toutes connectées électriquement à une bague disposée radialement à l’intérieur des lames. Dans l’exemple considéré, le collecteur comprend une bague d’un type a 70 pour connecter ensemble les lames 60 du groupe a’, une bague d’une type b 71 et une bague d’une type c 72. Dans l’exemple considéré, les bagues 70, 71, 72 se succèdent axialement. La bague de type b est centrale et les bagues de type a et de type c sont d’extrémités. Les bagues sont axialement réparties sur une longueur axiale de lame 60.

Dans l’exemple considéré, un pont 75 est prévu entre chaque lame 60 et la bague associée 70, 71, 72. Chaque pont est associé à une unique lame 60. Les ponts 75 s’étendent radialement depuis les bagues sans décalage axial.

Les ponts 75 de la bague de type b 71, centrale, sont connectés à une zone centrale des lames 60. Les ponts 75 des bagues d’extrémités 70, 72 sont connectés sur des coins des lames 60.

Les ponts et les bagues sont dans un espace intérieur du squelette 65 tandis que les lames 60 affleurent vers l’extérieur pour venir en contact électrique avec les balais. Dans l’exemple considéré, les lames 60 d’un même groupe a’, b’, c’, les ponts 75 et la bague 70, 71, 72 forment un anneau d’un seul tenant.

En référence à la figure 6, le squelette 65, en matériau isolant, par exemple en plastique, de révolution autour de l’axe X pour maintenir les lames 60 en position. Le squelette est de forme sensiblement cylindrique. Le squelette 65 est ici d’un seul tenant. Le squelette comprend quinze ouvertures radiales 67 recevant les lames 60. Le squelette comprend une ouverture centrale 68 recevant l’arbre de rotor 10. Le collecteur 41 comprend également un moyeu central 69 pour le passage de l’arbre du rotor. Le squelette est fixé sur le moyeu central, par exemple surmoulé sur le moyeu central 69.

Dans l’exemple considéré, le collecteur 41 comprend trois bras de liaison 80, chacun étant solidaire d’une des bagues 70, 71, 72. Chaque bras de liaison comprend une portion venant de matière avec les anneaux et une portion comprenant l’extrémité libre 81. Les deux portions sont fixées l’une à l’autre par exemple par soudure. Chaque extrémité libre 81 est connectée à une phase de bobinage a, b, c pour l’alimenter. Chaque bras de liaison 80 débouche radialement du squelette 65 au travers d’un trou radial 82 ménagé dans le squelette.

Dans l’exemple considéré avec un bobinage en étoile, une seule des deux extrémités 32 de chaque phase a, b, c est connectée à un bras de liaison. Chaque groupe de lames a’, b’, c’ alimente ainsi une seule et unique phase des 3 phases du rotor.

Dans l’exemple considéré, le collecteur 41 comprend également un connecteur 90 pour relier électriquement ensemble les extrémités 32 des phases a, b, c. Le connecteur 90 comprend également des bras de liaison qui sont en alternance avec les bras de liaison solidaires des bagues. Le connecteur 90 débouche radialement du squelette 65. Le connecteur comprend trois extrémités 91, pour chacune recevoir chacune des extrémités de phase 32. Ainsi chaque phase a, b, c comprend une extrémité 32 connectée à un bras de liaison 80 et une extrémité connectée au connecteur 90.

Dans l’exemple considéré, le collecteur 41 comprend également quinze condensateurs 100 chacun monté entre deux lames adjacentes, donc entre deux lames de groupes de groupes différents. Chaque lame 60 est ainsi connectée électriquement à deux condensateurs. Lorsque n=2, chaque lame n’est associée qu’à un unique condensateur.

Dans l’exemple considéré, les condensateurs 100 peuvent être tous identiques. Chaque condensateur 100 présente une forme sensiblement parallélépipédique. Chaque condensateur comprend deux armatures 101 séparées par un isolant polarisable. Chaque condensateur 100 comprend un boitier 102 encapsulant l’isolant polarisable et une partie des armatures.

Dans l’exemple considéré, chaque condensateur 100 peut présenter une capacité électrique comprise entre 1 et 100 microfarads, par exemple 20 microfarads.

Dans l’exemple considéré, les condensateurs 100 sont tous d’un même côté axial par rapport aux lames 60. Chaque condensateur 100 est directement fixé sur un doigt 103 d’orientation axiale d’une des lames 60. Les armatures 101 peuvent être fixées directement sur les doigts, notamment par soudure. Les condensateurs sont tous au même niveau radial que les lames 60.

Dans l’exemple considéré, le collecteur comprend également un élément de protection 110 des condensateurs. Cet élément de protection est ici d’un seul tenant et comprend plusieurs cavités 111 recevant chacune un des condensateurs 100.

Dans l’exemple considéré, le collecteur 41 comprend également un ventilateur 115, d’un seul tenant et fait d’un matériau isolant, notamment en plastique. Le ventilateur est d’un seul tenant avec le squelette 65. Le ventilateur 115 comprend huit pâles 116 régulièrement réparties circonférentiellement. Les pâles 116 sont ici incurvées et elles s’étendent radialement jusqu’à la hauteur des lames.

Dans l’exemple considéré, le ventilateur 115 est disposé axialement à côté des lames, du côté opposé à celui des condensateurs 100. Les lames 60 sont donc disposées entre les condensateurs 100 et le ventilateur 115. Plus précisément, les condensateurs 100 sont axialement du côté opposé au corps de rotor 11 tandis que le ventilateur 115 est disposé axialement du côté du corps de rotor 11. Le ventilateur s’étend, au moins en partie, dans un espace intérieur du corps de rotor 11. Le ventilateur 115 s’étend radialement entre l’arbre de rotor et le corps de rotor.

Dans l’exemple de la figure 8, les condensateurs sont dans un mode de mise en œuvre différent. Seuls trois condensateurs sont prévus, chacun est monté entre deux groupes de lames distincts.

Dans cet exemple, les boitiers 102 des condensateurs sont fixés sur une face d’orientation axiale du squelette, de préférence à l’opposé du corps de rotor 11.

Dans l’exemple considéré, les condensateurs 100 sont reliés aux bras de liaison 80 des q groupes de lames 60. Chaque armature 101 est ici fixée par l’intermédiaire d’une pièce de liaison 118, par exemple un fil métallique.

Dans l’exemple considéré, les condensateurs 100 sont tous disposés dans un secteur angulaire donné, notamment inférieur à 90°, notamment inférieur à 45° et ils sont disposées les uns au-dessus des autres radialement plus près de l’axe que les lames 60.

Les figures 9 et 10 illustrent schématiquement l’alimentation par un système de courant triphasé du bobinage d’un rotor 3 d’une machine 1 comprenant deux paires de pôles (p = 2) selon un deuxième mode de bobinage (triangle). Les figures 12 et 13 représentent le commutateur 40 et le bobinage du rotor 30 déroulés.

Cet exemple diffère de celui illustré aux figures 3 et 4 en ce que chacun des 3 groupes de lames a’, b’, c’ est connecté électriquement à deux extrémités 32 de deux phases a, b, c distinctes de sorte à former un bobinage en triangle.

Dans l’exemple considéré, chaque phase a, b, c est connectée à deux groupes de lames a’, b’, c’ distincts.

Claims (8)

1. Commutateur (40) mécanique pour machine (1) électrique apte à alimenter par un système de courant polyphasé comprenant q phases, avec q entier positif strictement supérieur à 1, un rotor (3) de machine électrique tournante présentant 2*p pôles magnétiques, comprenant :

   • un collecteur (41) mobile en rotation autour d’un axe (X) de la machine électrique, de motif élémentaire égal à 2*π/(p*q),
   • au moins une paire de balais d’extension radiale, un balai positif (45) et un balai négatif (46), aptes à frotter sur le collecteur (41), fixes en rotation l’un par rapport à l’autre, définis chacun sur un secteur angulaire, aptes à être reliés à une même source de tension, notamment une batterie (B) de véhicule,

   caractérisé en ce que le collecteur (41) mécanique comprend n*p*q, avec n entier, avec notamment n = 1 ou n=2, lames conductrices (60) se succédant circonférentiellement, chaque lame (60) étant définie sur un secteur angulaire, les lames adjacentes étant isolées les unes des autres, les lames étant reparties en q groupes (a’, b’, c’), toutes les lames (60) d’un même groupe étant connectées électriquement ensemble, les q groupes étant alternées circonférentiellement, et en ce que le collecteur comprend un ventilateur (115).
2. Commutateur (40) mécanique selon la revendication 1, le ventilateur comprenant une pluralité de pâles (116) réparties circonférentiellement régulièrement.
3. Commutateur (40) mécanique selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, le collecteur comprenant un squelette (65), de révolution autour de l’axe de la machine électrique, pour maintenir les lames en position, le ventilateur (115) venant d’un seul tenant avec le squelette (65).
4. Commutateur (40) mécanique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, le collecteur comprend une pluralité de condensateurs (100), chaque condensateur étant disposé entre deux groupes de lames distincts, les condensateurs (100) étant disposés axialement d’un autre côté des lames que le ventilateur (115).
5. Commutateur (40) mécanique selon l’une quelconque des revendications 5 et 6, le collecteur comprenant un élément de protection des condensateurs (110), le ventilateur et l’élément de protection étant d’un seul tenant.
6. Machine (1) électrique comprenant :

   • un commutateur (40) mécanique selon l’une quelconque des revendications 1 à 5,
   • un stator (4) fixe en rotation comprenant 2*p pôles magnétiques, le stator (4) formant l’inducteur de la machine,
   • un rotor (3) mobile en rotation autour de l’axe (X) de la machine électrique, le rotor (3) formant avec le collecteur (41) un induit de la machine, le rotor comprenant :
     1. un arbre de rotor (10), et
     2. un corps de rotor (11) comprenant :
        1. un paquet de tôles comprenant des tôles empilées axialement, le paquet de tôles (10) ayant p*q encoches d’extension axiale,
        2. au moins un bobinage (30), le bobinage étant reparti en q phases (a, b, c) alimentées par le commutateur (40), les phases comprenant des sections de bobinage logés dans les encoches, les sections (31) de chaque phase se succédant circonférentiellement, chaque phase présentant deux extrémités (32).
7. Machine (1) électrique selon la revendication précédente, le ventilateur (115) s’étendant, au moins en partie, dans un espace intérieur du corps de rotor.
8. Système de traction pour engin de transport comprenant :

   • une machine (1) électrique selon l’une quelconque des revendications 6 et 7, et
   • un hacheur (48) connecté électriquement aux balais (45, 46) du commutateur (40) mécanique et apte à être connecté à la batterie (B) du véhicule.