FR3106449A1 - Machine électrique à flux transverse à aimants permanents au stator - Google Patents
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Abstract
Machine électrique à flux transverse à aimants permanents au stator Ensemble constituant une phase d’une machine électrique comportant un stator et un rotor d’axe X, le stator comportant une unique bobine d’induit (16), des aimants permanents (15a), des pièces polaires magnétiques (14b) agencées par paires et réparties sur au moins une partie de la circonférence du stator et au moins une couronne magnétique (12) reliant les pièces polaires, la bobine d’induit étant commune à plusieurs paires de pièces polaires, et le stator et le rotor étant configurés pour, lors de la rotation du rotor par rapport au stator, faire varier le sens du flux magnétique dans la bobine d’induit, le sens du flux magnétique généré par les aimants permanents étant constant au niveau du rotor Figure pour l’abrégé : Fig. 3.
Description
La présente invention se rapporte au domaine des machines électriques à courants alternatifs à mouvement rotatif ou linéaire et elle concerne plus particulièrement les machines polyphasées à flux transverse comportant des aimants permanents au stator destinées à être intégrées dans une turbomachine aéronautique.
Les machines polyphasées à flux transverse à aimants permanents sont en général constituées de plusieurs machines monophasées montées sur un même arbre sous la forme soit d’un empilement de phases annulaires autour d’autant de disques rotor (on parle alors de machines « multi-stacks ») soit de plusieurs quartiers ou secteurs angulaires autour d’un même disque rotor.
Lorsque les aimants sont localisés au stator, ces structures présentent l’inconvénient majeur de présenter des pertes magnétiques importantes dans la couronne du rotor du fait que le rotor voit un flux qui s’inverse au sein de celui-ci lorsqu’il change de position et se retrouve alors en face des aimants de polarité inverse.
La présente invention a donc pour but principal de pallier cet inconvénient en proposant une nouvelle structure de machine à flux transverse à aimants permanents au stator dont le flux ne change pas de sens au niveau du rotor (que l’on peut qualifier d’homopolaire). Un objet est aussi de proposer une machine permettant une structure plus robuste ne nécessitant qu’une seule bobine d’induit par phase.
Ce but est atteint par un ensemble constituant une phase d’une machine électrique comportant un stator et un rotor d’axe X, le stator comportant une unique bobine d’induit, des aimants permanents, des pièces polaires magnétiques agencées par paires et réparties sur au moins une partie de la circonférence du stator et au moins une couronne magnétique ou deux segments de couronne magnétique reliant les pièces polaires, la bobine d’induit étant commune à plusieurs paires de pièces polaires, et le stator et le rotor étant configurés pour, lors de la rotation du rotor par rapport au stator, faire varier le sens du flux magnétique dans la bobine d’induit, le sens du flux magnétique généré par les aimants permanents étant constant au niveau du rotor.
Ainsi, avec cette structure particulière des paires de pièces polaires, réduisant les pertes magnétiques dans la couronne du rotor, il est possible d’inverser le sens du flux au niveau du stator en empruntant toujours quasiment le même chemin au rotor, sans inversion du sens du flux au sein de ce dernier. Cela permet notamment de recourir à des matériaux massifs au niveau de la couronne du rotor, facilitant l’intégration au sein par exemple d’une turbomachine aéronautique.
Selon un mode de réalisation, chaque pièce polaire comporte au moins une première partie radiale, une partie axiale s’étendant depuis une extrémité radialement interne de ladite première partie radiale, la première partie axiale portant des premier aimant permanent et second aimant permanent polarisés en sens contraire, tous les aimants permanents situés sur une même circonférence étant polarisés dans le même sens, et en ce que la première partie radiale est disposée en regard de la couronne magnétique et de la bobine d’induit , la bobine d’induit étant disposée radialement entre la couronne magnétique et la partie axiale formant ainsi une structure polaire en L ou L inversé.
Avantageusement, il peut être prévu un premier segment de couronne magnétique et un second segment de couronne magnétique et une seconde partie radiale s’étend depuis une extrémité radialement interne de ladite première partie axiale non reliée à la première partie radiale, les premier et second segment de couronnes magnétiques étant disposés en regard des première et seconde parties radiales formant ainsi une structure polaire en U ou bien encore il est prévu un premier segment de couronne magnétique et un second segment de couronne magnétique et les premier et second segments de couronnes magnétiques sont disposés de part et d’autre de la première partie radiale formant ainsi une structure polaire en T inversé.
De préférence, les aimants permanents sont enterrés dans la partie axiale de la pièce polaire. Un bobinage peut également être monté entre les aimants permanents.
Selon un autre mode de réalisation, chaque pièce polaire comporte une première partie radiale, une seconde partie radiale, la première et la seconde partie radiale étant décalée axialement l’une par rapport à l’autre pour délimiter un logement recevant un aimant permanent, et une première partie axiale s’étendant depuis une extrémité radialement interne ou externe de ladite seconde partie radiale et en ce que la première partie axiale est disposée en regard d’un premier segment de couronne magnétique et de la bobine d’induit, la bobine d’induit étant disposée axialement entre le premier segment de couronne magnétique et la seconde partie radiale.
Avantageusement, l’ensemble peut aussi comporter une seconde partie axiale s’étendant depuis une extrémité radialement interne ou externe de ladite première partie radiale, la seconde partie axiale étant disposée en regard d’un second segment de couronne magnétique et de la bobine d’induit, la bobine d’induit étant disposée axialement entre le second segment de couronne magnétique et la seconde partie radiale.
De préférence, la couronne magnétique ou les deux segments de couronnes magnétiques et les pièces polaires, pouvant former ou non une seule pièce, comportent au moins une partie réalisée à partir de tôles magnétiques feuilletées et isolées électriquement les unes des autres ou de poudres magnétiques.
Avantageusement, le rotor comporte une partie annulaire massive pouvant être configurée pour être solidaire d'un arbre d’une turbomachine aéronautique, au moins une première partie annulaire et une seconde partie annulaire montées autour de la partie annulaire massive et comportant chacune une rangée de dents réparties sur sa circonférence et décalées axialement les unes par rapport aux autres d'un angle de 180 degrés divisé par le nombre de paires de pièces polaires du stator, le nombre de dents étant égal au nombre de paires de pièces polaires.
De préférence, chaque dent s'étend sur une plage angulaire supérieure à la plage angulaire d'extension circonférentielle d'une pièce polaire.
L’invention concerne également une turbomachine aéronautique comportant au moins un ensemble tel que précité.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif et sur les lesquels:
Les figures 1 à 11 illustrent la structure et le fonctionnement d’un ensemble dit «annulaire» constituant une phase d’une machine électrique à flux transverse selon un premier exemple de réalisation de l’invention.
L’ensemble comporte un stator 10 annulaire et un rotor 20 également annulaire et apte à pivoter par rapport au stator autour d’un axe noté X dans la suite de la description. Les termes radialement et axialement utilisés plus avant sont définis par rapport à cet axe de rotation X du rotor.
La figure 1 montre plus précisément le stator annulaire 10 qui comporte une couronne magnétique 12 autour de laquelle sont disposées successivement le long de sa circonférence des pièces polaires magnétiques 14a, 14b agencées par paires, chaque pièce polaire portant deux aimants permanents 15a, 15b et une unique bobine d'induit 16 présentant également une forme annulaire d'axe X. Cette bobine d’induit est formée par exemple de spires en matériau conducteur isolé, comme cela est connu en soi.
La figure 2 illustre le rotor 20 de l'ensemble constituant une phase d'une machine électrique et comprenant une partie annulaire massive 22 (cette partie annulaire peut toutefois pour des diamètres réduits être un simple cylindre plein). Ce rotor comprend également deux parties annulaires 24a, 24b comportant des rangées de dents 26a, 26b, décalés axialement l'une par rapport à l'autre d'un angle de 180 degrés divisé par le nombre de paires de pièces polaires du stator 10. Le nombre de dents est égal au nombre de paires de pièces polaires. Ces parties annulaires 24a, 24b forment donc des couronnes crénelées qui sont avantageusement réalisées par empilage de tôles en matériau ferromagnétique, par exemple en alliage comprenant du fer et du silicium.
Les parties annulaires 24a, 24b sont ainsi montées autour de la partie annulaire massive 22, pouvant être configurée pour être solidaire d'un arbre de la turbomachine aéronautique, de sorte que l'ensemble forme le rotor 20.
Comme le montre la figure 3, chaque dent 26a s'étend sur une plage angulaire supérieure à la plage angulaire d'extension circonférentielle d'une pièce polaire 14a, 14b et l'entrefer radial e entre les pièces polaires 14b et les dents 26a, 26b peut être compris entre 0,3 et 2 mm, par exemple.
La structure des pièces polaires 14a, 14b apparait mieux sur la figure 4 qui montre deux pièces polaires adjacentes décalées angulairement l’une de l’autre dans les plans radiaux successifs A et B. Ces pièces polaires sont réalisées à partir d'un empilement de tôles en matériau ferromagnétique, par exemple en fer cobalt ou fer silicium. Il est également envisageable que les pièces polaires soient réalisées à partir de poudres magnétiques où à partir de tôles disposées radialement. Chaque pièce polaire comporte une première partie radiale 18a reliée à son extrémité radialement interne à une partie axiale 18b, l’ensemble formant une pièce en L, ou en L inversée selon la position axiale de la partie radiale 18a, autour de laquelle sont logés successivement (de l’extérieur vers l’intérieur) la couronne 12 et la bobine d’induit 16, la partie axiale 18b portant en outre intérieurement deux aimants permanents 15a, 15b polarisés en sens contraires. Tous les aimants permanents situés sur une même circonférence (c’est-à-dire axialement d’un même coté) sont polarisés dans le même sens, ce qui permet au flux circulant dans le rotor de rester également polarisé dans le même sens et donc de ne jamais s’inverser, au contraire des machines de l’art antérieur.
Les pièces polaires 14a, 14b sont agencées par paires réparties successivement sur toute la circonférence de la couronne magnétique 12 qui peut avantageusement être réalisée par un empilement de tôles, comme illustré à la figure 4. Plus particulièrement, les parties radiales 18a de ces pièces polaires 14a, 14b s'étendent radialement en regard de la couronne magnétique 12. En particulier, les parties radiales 18a des pièces polaires s'étendent, de façon alternée, axialement à l'extérieur et axialement à l'intérieur de la couronne magnétique 12. Il est à noter que la couronne magnétique 12 est en contact serré avec les pièces polaires afin de permettre le passage du flux magnétique, et assurer ainsi la continuité du circuit magnétique, comme il sera montré plus avant.
Comme le montre la figure 5, il est envisageable que les aimants permanents 15a, 15b soit «enterrés» dans la pièce polaire 14a, 14b, plus précisément dans sa partie axiale 18b, sous réserve bien entendu que les bords soient suffisamment fins pour que la saturation de la tôle empêche le flux de l’aimant de se renfermer sur lui-même. Il est aussi possible que l'ensemble des pièces polaires ainsi que la couronne ne forme qu’une seule pièce (non illustrée). Dans ce cas particulier, la fabrication de l'ensemble est avantageusement réalisée à partir de poudre magnétique.
De même, on pourra noter la variante de la figure 6 dans laquelle un second bobinage 60 est intercalé entre les deux aimants permanents 15a, 15b porté intérieurement par la partie axiale 18b. Ce bobinage est utilisé pour contrôler le flux généré par les aimants permanents, créant ainsi une machine à double excitation dite «série» connue sous l’appellation de MSDE série.
Les figures 7 et 8 illustrent le circuit magnétique, dans deux positions angulaires du rotor 20, établi dans deux plans radiaux successifs A et B dans lesquels se trouvent les pièces polaires 14a, 14b d'une même paire. Ces figures illustrent ainsi la manière dont la rotation du rotor 20 induit des changements dans la « forme » du circuit magnétique représenté en pointillés sur ces figures.
Sur la figure 7, dans le premier plan A dans lequel est positionné la première pièce polaire 14a, le flux magnétique traverse donc l'entrefer depuis la partie annulaire massive 22 et la dent 26b de la première couronne crénelée 24b du rotor 20, puis passe à travers la pièce polaire 14a d'abord par le premier aimant permanent 15a puis la partie axiale 18b, et la partie radiale 18a avant de traverser finalement la couronne magnétique 12, qui assure la liaison magnétique entre la première pièce polaire 14a et la deuxième pièce polaire 14b. Dans le deuxième plan B dans lequel est positionnée la deuxième pièce polaire 14b, le flux magnétique provenant de la couronne magnétique 12, traverse la deuxième pièce polaire 14b, d'abord à sa partie radiale 18a, puis sa partie axiale 18b et le second aimant permanent 15b, le flux magnétique retraversant alors l'entrefer, traverse ensuite la dent 26a de la deuxième couronne crénelée 24a du rotor 20 puis la partie annulaire massive 22 pour rejoindre le point départ initial du plan A. Le circuit magnétique ainsi formé a une forme générale de «8», lorsque le plan A est aligné verticalement avec le plan B.
Sur la figure 8, dans le premier plan A dans lequel est positionnée la première pièce polaire 14a le flux magnétique traverse la portion radiale 18a de la première pièce polaire 14a et le second aimant permanent 15b, puis traverse l'entrefer pour rejoindre la dent 26a de la deuxième couronne crénelée 24a du rotor et la partie annulaire massive 22 se trouvant dans le deuxième plan B successif, où est positionnée la deuxième pièce polaire 14b. Le flux traverse alors la dent 26b, traverse l'entrefer, puis passe à travers la pièce polaire 14b, d'abord par le premier aimant permanent 15a, puis la partie radiale 18a avant de traverser finalement la couronne magnétique 12, qui assure la liaison magnétique entre la première pièce polaire 14a et la deuxième pièce polaire 14b pour rejoindre le point initial du plan A. Le circuit magnétique ainsi formé a une forme générale de «0», lorsque le plan A est aligné verticalement avec le plan B.
La figure 9 représente, de façon linéaire ou plane, une portion angulaire de l'ensemble annulaire, en particulier des première 14a et seconde 14b pièces polaires du stator 10 portant chacune la bobine d’induit 16 et les aimants permanents 15a, 15b, et la portion correspondante du rotor 20.
Et comme le montrent les figures 10 et 11, les sens des flux illustrés par les directions des flèches situées entre les repères R1, R2, R3 et R4 du rotor 20 restent inchangés. A chaque déplacement angulaire du rotor 20, le sens du flux change dans le stator 10, ceci grâce aux structures complémentaires des pièces polaires 14a, 14b.
Les figures 12 à 18 illustrent la structure et le fonctionnement d’un ensemble dit «sectorisé» constituant une phase d’une machine électrique à flux transverse selon un second exemple de réalisation de l’invention.
L’ensemble comporte un stator 30 formé de plusieurs secteurs angulaires identiques ou «quartier» (un seul est illustré à la figure 11) et un rotor 20 annulaire conforme à la figure 2 et apte à pivoter par rapport au stator autour de l’axe X.
Chaque secteur ou quartier s’étendant sur une partie de la circonférence de la machine à flux transverse comporte une bobine d’induit 36 qui fait une boucle, c’est à dire un aller-retour à travers plusieurs paires de pièces polaires 34a, 34b (six pièces polaires dont trois paires dans l’exemple illustré), agencée dans une position angulaire déterminée. La couronne magnétique est quant à elle constituée de deux segments de couronnes 32a, 32b d’axe X chacune ayant la dimension du secteur et le long desquels sont disposées successivement les différentes pièces polaires 34a, 34b, chaque pièce polaire portant intérieurement les deux aimants permanents 15a, 15b. Cette bobine d’induit peut comme précédemment être formée par exemple de spires en matériau conducteur isolé, comme cela est connu en soi.
Cette configuration par quartier permet simplement, en utilisant un décalage annulaire approprié pour chacun des quartiers, la réalisation d’une machine polyphasée dont chaque quartier constitue une phase de cette machine.
La structure des pièces polaires 34a, 34b apparait mieux sur la figure 13 qui montre deux pièces polaires adjacentes décalées angulairement l’une de l’autre dans les plans radiaux successifs A et B pour deux positions du rotor. Ces pièces polaires sont réalisées à partir d'un empilement de tôles en matériau ferromagnétique, par exemple en fer cobalt ou fer silicium. Il est également envisageable que les pièces polaires soient réalisées à partir de poudres magnétiques ou à partir de tôles magnétiques feuilletées et isolées électriquement les unes des autres.
Dans le plan A, la pièce polaire 34a comporte une première partie radiale 38a reliée à son extrémité radialement interne à une première extrémité d’une partie axiale 38b elle-même reliée à sa deuxième extrémité, opposée à la première, à une seconde partie radiale 38c, l’ensemble formant une pièce polaire en U à l’intérieur de laquelle sont logés successivement (de l’extérieur vers l’intérieur) les deux segments de couronnes 32a, 32b et la bobine d’induit 36 disposées en regard de ces première et seconde parties radiales 38a, 38c, la partie axiale 38b portant en outre intérieurement les deux aimants permanents 15a, 15b polarisés en sens contraires.
Dans le plan suivant B, la pièce polaire 34b comporte une première partie radiale 38a reliée à son extrémité radialement interne à une partie centrale d’une partie axiale 38b, l’ensemble formant une pièce en T inversée à l’extérieur de laquelle sont logés successivement (de l’extérieur vers l’intérieur) les deux segments de couronnes 32a, 32b et la bobine d’induit 36 disposées de part et d’autre de la partie radiale 38a, la partie axiale 38b portant en outre intérieurement les deux aimants permanents 15a, 15b également polarisés en sens contraire.
Comme précédemment, tous les aimants permanents situés d’un même coté (axialement) sont polarisés dans le même sens (le nombre de dents au rotor est inchangé), ce qui permet au flux circulant dans le rotor de rester également polarisé dans le même sens et donc de ne jamais s’inverser, au contraire des machines de l’art antérieur. Comme illustré précédemment en regard de la figure 5, les aimants permanents 15a, 15b peuvent être enterrés dans la partie axiale 38b des pièces polaires 34a, 34b.
Les pièces polaires 34a, 34b sont agencées par paires réparties successivement sur toute la circonférence des deux segments de couronnes magnétiques 32a, 32b qui peuvent avantageusement être réalisées par un empilement de tôles, comme illustré à la figure 13. Plus particulièrement, les segments de couronnes magnétiques 32a, 32b s’étendent, de façon alternée, axialement à l'intérieur des parties radiales 38a, 38c de la pièce en U (pour le plan A) et axialement à l'extérieur de la partie radiale 38a de la pièce en T inversé (pour le plan B). Il est à noter que ces segments de couronnes magnétiques 32a, 32b sont en contact serré avec les pièces polaires afin de permettre le passage du flux magnétique, et assurer ainsi la continuité du circuit magnétique, comme il sera montré plus avant.
Les figures 14 et 15 illustrent le circuit magnétique, dans deux positions angulaires du rotor 20, établi dans deux plans radiaux successifs A et B dans lesquels se trouvent les pièces polaires 34a, 34b d'une même paire. Ces figures illustrent ainsi la manière dont la rotation du rotor 20 induit des changements dans la « forme » du circuit magnétique représenté en pointillés sur ces figures.
Sur la figure 14, dans le premier plan A dans lequel est positionné la première pièce polaire 14a, le flux magnétique traverse donc l'entrefer depuis la partie annulaire massive 22 et la dent 26b de la première couronne crénelée 24b du rotor 20, puis passe à travers la pièce polaire 34a d'abord par le premier aimant permanent 15a puis la partie axiale 38b dans laquelle il se divise pour atteindre les parties radiales 38a et 38c avant de traverser finalement les deux segments de couronnes magnétiques 32a, 32b, qui assure la liaison magnétique entre la première pièce polaire 34a et la deuxième pièce polaire 34b. Dans le deuxième plan B dans lequel est positionnée la deuxième pièce polaire 34b, le flux magnétique provenant des deux segments de couronnes magnétiques 32a, 32b, traverse la deuxième pièce polaire 34b, d'abord dans sa partie radiale 38a, puis sa partie axiale 38b et le second aimant permanent 15b, le flux magnétique retraversant alors l'entrefer, traverse ensuite la dent 26a de la deuxième couronne crénelée 24a du rotor 20 puis la partie annulaire massive 22 pour rejoindre le point départ initial du plan A. Les deux circuits magnétiques ainsi formés ont une forme simultanée de «0» et de «8», lorsque le plan A est aligné verticalement avec le plan B.
Sur la figure 15, dans le premier plan A dans lequel est positionnée la première pièce polaire 34a le flux magnétique traverse les parties radiales 38a, 38c de la première pièce polaire 34a, la partie axiale 38b et le second aimant permanent 15b, puis traverse l'entrefer pour rejoindre la dent 26a de la deuxième couronne crénelée 24a du rotor et la partie annulaire massive 22 se trouvant dans le deuxième plan B successif, où est positionnée la deuxième pièce polaire 34b. Le flux traverse alors la dent 26b, traverse l'entrefer, puis passe à travers la pièce polaire 34b, d'abord par le premier aimant permanent 15a, puis la partie axiale 38b puis la partie radiale 38a avant de traverser finalement les deux segments de couronnes magnétiques 32a, 32b, qui assurent la liaison magnétique entre la première pièce polaire 34a et la deuxième pièce polaire 34b pour rejoindre les deux points initiaux du plan A. Les deux circuits magnétiques ainsi formés ont une forme simultanée de «0» et de «8».
Avec cette configuration, pour chaque position angulaire du rotor, et simultanément, on fait succéder un circuit en «0» et un circuit en «8» d’un côté et de l’autre. Le circuit magnétique résultant est ainsi identique à une symétrie près, à chaque position angulaire du rotor et l’alternance positive et négative de la force électromagnétique est parfaitement identique au signe près. De ce fait, la somme des distances parcourues par les lignes de champ sont identiques dans toutes les positions de rotor.
La figure 16 représente, de façon linéaire ou plane, une portion angulaire de l'ensemble sectorisé, en particulier des première 34a et seconde 34b pièces polaires du stator 10 portant chacune la bobine d’induit 36 et les aimants permanents 15a, 15b, et la portion correspondante du rotor 20.
Et comme le montrent les figures 17 et 18, le sens des flux illustrés par les directions des flèches situées entre les repères R1, R2, R3 et R4 du rotor 20 restent inchangés. A chaque déplacement angulaire du rotor 20, le sens du flux change dans le stator 10, ceci grâce aux structures complémentaires des pièces polaires 34a, 34b.
Les figures 19 à 22 illustrent des variantes d’un ensemble annulaire ou sectorisé conforme à l’invention et constituant une phase d’une machine électrique à flux transverse dans deux positions angulaires du rotor 20, établi dans deux plans radiaux successifs A et B dans lesquels se trouvent les pièces polaires d'une même paire. Les courbes en pointillés illustrent la manière dont la rotation du rotor 20 induit des changements dans la « forme » du circuit magnétique.
Sur les figures 19 et 20 relatif à un ensemble annulaire, chaque pièce polaire 44a, 44b comporte une première partie radiale 48a, une seconde partie radiale 48b décalée axialement de la première et une partie axiale 48c qui s’étend axialement depuis l’extrémité radialement interne (pour le plan A) ou externe (pour le plan B) de la seconde partie radiale 48b. La partie axiale 48c est disposée extérieurement (pour le plan A) ou intérieurement (pour le plan B) en regard de la couronne magnétique 42 et la bobine d’induit 46 est disposée axialement entre cette couronne magnétique et la seconde partie radiale 48b. Un aimant permanent unique 15 est monté dans un logement délimité entre les première 48a et seconde 48b parties radiales. Comme précédemment, le parcours du flux dans une paire de pièces polaires 44a, 44b pour des première et seconde positions du rotor montre des formes générales en «0» ou «8» du circuit magnétique.
On notera que dans cette configuration, le centre de la bobine d’induit (qui pourra être insérée axialement) et le centre de l’aimant se trouve approximativement sur les mêmes rayons. En outre, le flux de l’aimant est canalisé par les branches de circuit magnétique, ce qui permet de concentrer le flux au niveau de l’entrefer magnétique. La concentration de flux s’obtient lorsque la surface de l’aimant (source) est supérieure à la surface de l’entrefer (zone active de la machine).
Sur les figures 21 et 22 relatif à un ensemble sectorisé, chaque pièce polaire 54a, 54b comporte une première partie radiale 58a, une seconde partie radiale 58b décalée axialement de la première et deux parties axiales 58c, 58d qui s’étendent axialement depuis les extrémités radialement internes (pour le plan A) ou externes (pour le plan B) respectivement des première et seconde parties radiales. Les deux segments de couronnes magnétiques 52a, 52b sont disposées extérieurement (pour le plan A) ou intérieurement (pour le plan B) en regard des parties axiales 58c, 58d et la bobine d’induit 56 est disposée axialement entre chacune de ces segments de couronnes magnétiques et la première 48a ou la seconde 58b partie radiale. Un aimant permanent unique 15 est monté dans un logement délimité entre les première 58a et seconde 58b parties radiales. Comme précédemment, le parcours du flux dans une paire de pièces polaires 54a, 54b pour des première et seconde positions du rotor montre des formes générales simultanées en «0» et «8» du circuit magnétique.
Enfin, on notera la variante de la figure 23 dans laquelle les première 48a et seconde 48b parties radiales sont reliées depuis leur extrémité radialement externe par une partie axiale 48d. Un second bobinage 60 monté au fond du logement recevant l’aimant permanent 15, délimité entre les première 48a et seconde 48b parties radiales et la partie axiale 48d, est utilisé pour contrôler le flux généré par cet aimant permanent, créant ainsi une machine à double excitation dite «parallèle» connue sous l’appellation de MSDE parallèle.
Claims (13)
- Ensemble constituant une phase d’une machine électrique comportant un stator (10) et un rotor (20) d’axe X, le stator comportant une unique bobine d’induit (16; 36; 46; 56), des aimants permanents (15a, 15b; 15), des pièces polaires magnétiques (14a, 14b; 34a, 34b; 44a, 44b; 54a, 54b) agencées par paires et réparties sur au moins une partie de la circonférence du stator et au moins une couronne magnétique (12) ou deux segments de couronnes magnétiques (32a, 32b; 42; 52a, 52b) reliant les pièces polaires, la bobine d’induit étant commune à plusieurs paires de pièces polaires, et le stator et le rotor étant configurés pour, lors de la rotation du rotor par rapport au stator, faire varier le sens du flux magnétique dans la bobine d’induit, le sens du flux magnétique généré par les aimants permanents étant constant au niveau du rotor.
- Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque pièce polaire comporte au moins une première partie radiale (18a; 38a), une première partie axiale (18b; 38b) s’étendant depuis une extrémité radialement interne de ladite première partie radiale, la première partie axiale portant des premier aimant permanent (15a) et second aimant permanent (15b) polarisés en sens contraire, tous les aimants permanents situés sur une même circonférence étant polarisés dans le même sens, et en ce que la première partie radiale (18a; 38a) est disposée en regard de la couronne magnétique (12; 32a) et de la bobine d’induit (16), la bobine d’induit étant disposée radialement entre la couronne magnétique et la première partie axiale formant ainsi une structure polaire en L ou L inversé.
- Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comporte un premier segment de couronne magnétique (32a) et un second segment de couronne magnétique (32b) et en ce qu’une seconde partie radiale (38c) s’étend depuis une extrémité radialement interne de ladite première partie axiale (38b) non reliée à la première partie radiale (38a), les premier et second segments de couronnes magnétiques (32a, 32b) étant disposés en regard des première et seconde parties radiales (38a, 38c) formant ainsi une structure polaire en U.
- Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comporte un premier segment de couronne magnétique (32a) et un second segment de couronne magnétique (32b) et en ce que les premier et second segments de couronnes magnétiques (32a, 32b) sont disposés de part et d’autre de la première partie radiale (38a) formant ainsi une structure polaire en T inversé.
- Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les aimants permanents (15a, 15b) sont enterrés dans la première partie axiale (18b; 38b) de la pièce polaire (14a, 14b; 34a, 34b).
- Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’un bobinage (60) est également monté entre les aimants permanents (15a) et (15b).
- Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque pièce polaire comporte une première partie radiale(48a, 58a), une seconde partie radiale (48b, 58b), la première et la seconde partie radiale étant décalée axialement l’une par rapport à l’autre pour délimiter un logement recevant un aimant permanent (15), et une première partie axiale (48c, 58c) s’étendant depuis une extrémité radialement interne ou externe de ladite seconde partie radiale (48b, 58b) et en ce que la première partie axiale est disposée en regard d’un premier segment de couronne magnétique (42, 52b) et de la bobine d’induit (46, 56), la bobine d’induit étant disposée axialement entre le premier segment de couronne magnétique et la seconde partie radiale.
- Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une seconde partie axiale (58d) s’étendant depuis une extrémité radialement interne ou externe de ladite première partie radiale (58a), la seconde partie axiale étant disposée en regard d’un second segment de couronne magnétique (52a) et de la bobine d’induit (56), la bobine d’induit étant disposée axialement entre le second segment de couronne magnétique et la seconde partie radiale.
- Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’un bobinage (60) est également monté dans le logement recevant l’aimant permanent (15) et en ce qu’une autre partie axiale (48d) relie les première (48a) et seconde (48b) parties radiales depuis leur extrémité radialement externe.
- Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la couronne magnétique ou les deux segments de couronne magnétique et les pièces polaires, pouvant former ou non une seule pièce, comportent au moins une partie réalisée à partir de tôles magnétiques feuilletées et isolées électriquement les unes des autres ou de poudres magnétiques.
- Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le rotor comporte une partie annulaire massive (22) pouvant être configurée pour être solidaire d'un arbre d’une turbomachine aéronautique, au moins une première partie annulaire (24a) et une seconde partie annulaire (24b) montées autour de la partie annulaire massive et comportant chacune une rangée de dents (26a, 26b) réparties sur sa circonférence et décalées axialement les unes par rapport aux autres d'un angle de 180 degrés divisé par le nombre de paires de pièces polaires du stator, le nombre de dents étant égal au nombre de paires de pièces polaires.
- Ensemble selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque dent (26a, 26b) s'étend sur une plage angulaire supérieure à la plage angulaire d'extension circonférentielle d'une pièce polaire (14a, 14b; 34a, 34b; 44a, 44b; 54a, 54b).
- Turbomachine aéronautique comportant au moins un ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 12.
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