FR3127344A1 - process for overmolding an element with magnetic poles for a rotor of an electrical machine and process for manufacturing such a rotor - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un procédé de de surmoulage d’un élément à pôles magnétiques (1) pour un rotor d’une machine électrique, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - fourniture d’un moule (30) de surmoulage comprenant une partie inférieure (32) et une partie supérieure, ladite partie inférieure comprenant une paroi de fond (32a) bordée d’une paroi latérale (32b), ladite partie supérieure comprenant une paroi avant bordée d’une autre paroi latérale, - positionnement d’au moins une cale (40, 41) adaptée à caler ledit élément à pôles magnétiques à distance de la paroi de fond et de la paroi latérale de la partie inférieure du moule, - mise en place de l’élément à pôles magnétiques sur ladite cale, - positionnement de la partie supérieure du moule de surmoulage sur ladite partie inférieure de manière à contenir l’élément à pôles magnétiques dans le moule de surmoulage, et - injection d’une résine de surmoulage dans le moule de surmoulage, de manière à former une couche de résine autour de l’élément à pôles magnétiques et de ladite cale, chaque cale étant formée d’un matériau inerte magnétiquement. Figure pour l’abrégé : Fig. 2The invention relates to a method for overmolding an element with magnetic poles (1) for a rotor of an electric machine, said method comprising the following steps: - providing an overmolding mold (30) comprising a lower part (32) and an upper part, said lower part comprising a bottom wall (32a) bordered by a side wall (32b), said upper part comprising a front wall bordered by another side wall, - positioning of at least a wedge (40, 41) adapted to wedge said element with magnetic poles away from the bottom wall and the side wall of the lower part of the mould, - placing the element with magnetic poles on said wedge, - positioning of the upper part of the overmolding mold on said lower part so as to contain the element with magnetic poles in the overmolding mold, and - injection of an overmolding resin into the overmolding mold, so as to form a layer of resin around the magnetic pole element and said wedge, each wedge being formed of a magnetically inert material. Figure for abstract: Fig. 2

Description

procédé de surmoulage d’un élément à pôles magnétiques pour un rotor d’une machine électrique et procédé de fabrication d’un tel rotorprocess for overmolding an element with magnetic poles for a rotor of an electrical machine and process for manufacturing such a rotor

Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention

La présente invention concerne de manière générale le domaine des machines électriques.The present invention generally relates to the field of electrical machines.

Elle concerne plus particulièrement un procédé de surmoulage d’un élément à pôles magnétiques pour un rotor d’une machine électrique.It relates more particularly to a process for molding an element with magnetic poles for a rotor of an electrical machine.

L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un rotor d’une machine électrique.The invention also relates to a method for manufacturing a rotor of an electrical machine.

L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la réalisation de moteurs électriques à flux axial pour véhicules automobiles électriques ou hydrides (voiture, camion, bus…). Elle s’applique plus généralement aussi à d’autres appareils motorisés, tels que par exemple les ascenseurs, les grues…The invention finds a particularly advantageous application in the production of axial-flow electric motors for electric or hybrid motor vehicles (car, truck, bus, etc.). It applies more generally also to other motorized devices, such as lifts, cranes, etc.

Etat de la techniqueState of the art

Une machine électrique à flux axial comprend généralement au moins un stator, un rotor et un entrefer séparant ces deux types d’éléments dans lequel circule le flux magnétique. Le rotor porte une série de grands aimants permanents, tandis qu'une série de bobines est enroulée autour de dents portées par le stator. Quand les bobines sont alimentées par un courant électrique, le rotor, qui est solidarisé à l'arbre de sortie du moteur, est soumis à un couple résultant du champ magnétique (le flux magnétique créé étant un flux axial).An axial flux electric machine generally comprises at least a stator, a rotor and an air gap separating these two types of elements in which the magnetic flux circulates. The rotor carries a series of large permanent magnets, while a series of coils are wound around teeth carried by the stator. When the coils are powered by an electric current, the rotor, which is secured to the output shaft of the motor, is subjected to a torque resulting from the magnetic field (the magnetic flux created being an axial flux).

Les aimants permanents sont généralement surmoulés d’une couche de résine qui permet notamment d’éviter les mouvements des aimants dans le corps du rotor, et donc d’éviter les frottements qui dégraderaient ces éléments.Permanent magnets are generally overmolded with a layer of resin which in particular makes it possible to avoid the movements of the magnets in the body of the rotor, and therefore to avoid friction which would degrade these elements.

Cependant, cette couche de résine doit avoir une épaisseur la plus faible possible afin de minimiser l’épaisseur de l’entrefer magnétique, c’est-à-dire en pratique la distance entre les dents du stator et les aimants du rotor. Une épaisseur trop importante de cette couche de résine dégraderait les performances de la machine électrique.However, this layer of resin must have the smallest possible thickness in order to minimize the thickness of the magnetic air gap, that is to say in practice the distance between the teeth of the stator and the magnets of the rotor. Too great a thickness of this layer of resin would degrade the performance of the electrical machine.

De plus, cette couche de résine doit être déposée de manière uniforme sans laisser de portion de l’aimant à nu (c’est-à-dire sans couche de résine).In addition, this layer of resin must be deposited uniformly without leaving any portion of the magnet bare (i.e. without a layer of resin).

Présentation de l'inventionPresentation of the invention

La présente invention propose d’améliorer le processus de surmoulage d’un aimant de manière à recouvrir intégralement et de manière uniforme celui-ci.The present invention proposes to improve the overmolding process of a magnet so as to completely and uniformly cover the latter.

Plus particulièrement, on propose selon l’invention un procédé de surmoulage d’un élément à pôles magnétiques pour un rotor d’une machine électrique, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d’un moule de surmoulage comprenant une partie inférieure et une partie supérieure, ladite partie inférieure comprenant une paroi de fond bordée d’une paroi latérale, ladite partie supérieure comprenant une paroi avant bordée d’une autre paroi latérale,
- positionnement d’au moins une cale adaptée à caler ledit élément à pôles magnétiques à distance de la paroi de fond et de la paroi latérale de la partie inférieure du moule,
- mise en place de l’élément à pôles magnétiques sur ladite cale,
- positionnement de la partie supérieure du moule de surmoulage sur ladite partie inférieure de manière à contenir l’élément à pôles magnétiques dans le moule de surmoulage, et
- injection d’une résine de surmoulage dans le moule de surmoulage, de manière à former une couche de résine autour de l’élément à pôles magnétiques et de ladite cale, chaque cale étant formée d’un matériau inerte magnétiquement.
More particularly, according to the invention, a method for overmolding an element with magnetic poles for a rotor of an electric machine is proposed, said method comprising the following steps:
- supply of an overmolding mold comprising a lower part and an upper part, said lower part comprising a bottom wall bordered by a side wall, said upper part comprising a front wall bordered by another side wall,
- positioning of at least one wedge adapted to wedge said element with magnetic poles away from the bottom wall and the side wall of the lower part of the mould,
- placing the element with magnetic poles on said wedge,
- positioning of the upper part of the overmolding mold on said lower part so as to contain the element with magnetic poles in the overmolding mold, and
- injection of an overmolding resin into the overmolding mold, so as to form a layer of resin around the element with magnetic poles and said wedge, each wedge being formed of a magnetically inert material.

Ainsi, grâce à l’invention, les cales sont incluses dans le produit final obtenu à l’issue de la mise en œuvre du procédé. Cela permet alors de s’assurer que la résine de surmoulage recouvre l’intégralité de l’élément à pôles magnétiques sans laisser subsister de zones « nues ».Thus, thanks to the invention, the wedges are included in the final product obtained at the end of the implementation of the process. This then makes it possible to ensure that the overmolding resin covers the entire element with magnetic poles without leaving any "bare" areas.

De plus, les cales assurent un positionnement exact de l’élément à pôles magnétiques dans le moule, si bien que la résine est sensiblement uniformément répartie autour de l’élément à pôles magnétiques. Enfin, comme le matériau des cales est inerte magnétiquement, il ne vient pas entraver le bon fonctionnement du rotor, et donc celui de la machine électrique.In addition, the shims ensure exact positioning of the magnetic pole element in the mold, so that the resin is substantially evenly distributed around the magnetic pole element. Finally, as the material of the wedges is magnetically inert, it does not impede the proper functioning of the rotor, and therefore that of the electric machine.

On notera ici que la résine de surmoulage peut être de tout type. Elle peut notamment contenir des charges, de préférence inertes magnétiquement.It will be noted here that the overmolding resin can be of any type. It may in particular contain fillers, preferably magnetically inert.

Par ailleurs, on notera que le terme d’ « injection » employé ici recouvrira tous les modes d’injection possible. Il pourra par exemple s’agir d’un procédé où la matière est chauffée et écrouie dans une vis sans fin avant d’être injectée dans un moule. En variante, il pourrait s’agir d’un procédé de transfert (par exemple de type « moulage par transfert de résine » ou RTM) au cours duquel la matière est fondue puis injectée dans un moule à l’aide d’un vérin. La finalité de ces différents procédés sera toujours la même, à savoir injecter de la résine dans un moule.Furthermore, it should be noted that the term "injection" used here will cover all possible injection modes. It could, for example, be a process where the material is heated and work-hardened in an endless screw before being injected into a mould. Alternatively, it could be a transfer process (for example of the "resin transfer molding" or RTM type) during which the material is melted and then injected into a mold using a jack. The purpose of these different processes will always be the same, namely to inject resin into a mould.

D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du procédé de surmoulage conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- l’épaisseur de ladite cale est au moins de 0,05 millimètre ;
- le matériau inerte magnétiquement présente une adhérence compatible avec la résine de surmoulage de manière à éviter la formation de porosités entre ledit matériau inerte magnétiquement et ladite résine de surmoulage ;
- la cale est formée du même matériau que la résine de surmoulage ;
- ladite au moins une cale présente une forme en V présentant deux branches dont chacune s’étend en partie sur la paroi de fond de la partie inférieure et en partie le long de la paroi latérale de la partie inférieure ;
- ladite au moins une cale présente une forme en L ;
- il est prévu quatre cales en forme de L ;
- il est prévu deux cales en forme de V et une cale en forme de L ;
- le moule de surmoulage comprend un orifice d’injection formé au niveau d’un plan de jonction des parois latérales de la partie inférieure et de la partie supérieure dudit moule ; et
- ladite cale est positionnée au contact d’une zone plane de l’élément à pôles magnétiques.
Other advantageous and non-limiting characteristics of the molding process in accordance with the invention, taken individually or according to all the technically possible combinations, are the following:
- the thickness of said wedge is at least 0.05 millimeter;
- the magnetically inert material has an adhesion compatible with the molding resin so as to avoid the formation of porosities between said magnetically inert material and said molding resin;
- the wedge is formed of the same material as the overmolding resin;
- Said at least one spacer has a V-shape having two branches, each of which extends partly over the bottom wall of the lower part and partly along the side wall of the lower part;
- Said at least one wedge has an L-shape;
- Four L-shaped wedges are provided;
- Two V-shaped wedges and one L-shaped wedge are provided;
- the overmolding mold comprises an injection orifice formed at a junction plane of the side walls of the lower part and the upper part of said mold; And
- Said wedge is positioned in contact with a flat zone of the magnetic pole element.

L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un rotor d’une machine électrique comprenant des étapes de :
- fourniture d’un corps de rotor et d’un élément à pôles magnétiques muni d’au moins une cale obtenue selon le procédé de fabrication tel que décrit précédemment, et
- mise en place dudit élément à pôles magnétiques dans un emplacement dudit corps de rotor.
The invention also relates to a method for manufacturing a rotor of an electric machine comprising steps of:
- supply of a rotor body and an element with magnetic poles provided with at least one wedge obtained according to the manufacturing method as described previously, and
- Placing said magnetic pole element in a location of said rotor body.

Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.Of course, the different characteristics, variants and embodiments of the invention can be associated with each other in various combinations insofar as they are not incompatible or exclusive of each other.

Claims (11)

Procédé de surmoulage d’un élément à pôles magnétiques (1) pour un rotor (100) d’une machine électrique, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d’un moule (30) de surmoulage comprenant une partie inférieure (32) et une partie supérieure (34), ladite partie inférieure (32) comprenant une paroi de fond (32a) bordée d’une paroi latérale (32b), ladite partie supérieure (34) comprenant une paroi avant (34a) bordée d’une autre paroi latérale (34b),
- positionnement d’au moins une cale (40, 41) adaptée à caler ledit élément à pôles magnétique (1) à distance de la paroi de fond (32a) et de la paroi latérale (32b) de la partie inférieure (32) du moule (30),
- mise en place de l’élément à pôles magnétiques (1) sur ladite cale (40, 41),
- positionnement de la partie supérieure (34) du moule (30) de surmoulage sur ladite partie inférieure (32) de manière à contenir l’élément à pôles magnétiques (1) dans le moule (30) de surmoulage, et
- injection d’une résine de surmoulage dans le moule (30) de surmoulage, de manière à former une couche de résine autour de l’élément à pôles magnétiques (1) et de ladite cale (40, 41), chaque cale (40, 41) étant formée d’un matériau inerte magnétiquement.
Method of overmolding an element with magnetic poles (1) for a rotor (100) of an electric machine, said method comprising the following steps:
- provision of an overmolding mold (30) comprising a lower part (32) and an upper part (34), said lower part (32) comprising a bottom wall (32a) bordered by a side wall (32b), said upper part (34) comprising a front wall (34a) bordered by another side wall (34b),
- positioning of at least one wedge (40, 41) adapted to wedge said element with magnetic poles (1) at a distance from the bottom wall (32a) and from the side wall (32b) of the lower part (32) of the mold (30),
- placing the element with magnetic poles (1) on said wedge (40, 41),
- positioning of the upper part (34) of the overmolding mold (30) on said lower part (32) so as to contain the element with magnetic poles (1) in the overmolding mold (30), and
- injection of an overmolding resin into the overmolding mold (30), so as to form a layer of resin around the element with magnetic poles (1) and said wedge (40, 41), each wedge (40 , 41) being formed of a magnetically inert material.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’épaisseur de ladite cale (40, 41) est au moins de 0,05 millimètres.A method according to claim 1, wherein the thickness of said shim (40, 41) is at least 0.05 millimeters. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le matériau inerte magnétiquement présente une adhérence compatible avec la résine de surmoulage de manière à éviter la formation de porosités entre ledit matériau inerte magnétiquement et ladite résine de surmoulage.Method according to claim 1 or 2, in which the magnetically inert material has an adhesion compatible with the overmolding resin so as to avoid the formation of porosities between the said magnetically inert material and the said overmolding resin. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la cale (40, 41) est formée du même matériau que la résine de surmoulage.A method according to any of claims 1 to 3, wherein the shim (40, 41) is formed from the same material as the overmolding resin. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ladite au moins une cale (40) présente une forme en V présentant deux branches (40a, 40b) dont chacune s’étend en partie sur la paroi de fond (32a) de la partie inférieure (32) et en partie le long de la paroi latérale (32b) de la partie inférieure (32).Method according to any one of Claims 1 to 4, in which the said at least one spacer (40) has a V-shape presenting two branches (40a, 40b) each of which extends partly over the bottom wall (32a) of the lower part (32) and partly along the side wall (32b) of the lower part (32). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ladite au moins une cale (41) présente une forme en L.A method according to any one of claims 1 to 5, wherein said at least one wedge (41) has an L-shape. Procédé selon la revendication 6, dans lequel il est prévu quatre cales (41) en forme de L.A method according to claim 6, wherein four L-shaped wedges (41) are provided. Procédé selon la revendication 5 et 6, dans lequel il est prévu deux cales (40) en forme de V et une cale (41) en forme de L.Method according to claim 5 and 6, wherein two V-shaped wedges (40) and one L-shaped wedge (41) are provided. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le moule (30) de surmoulage comprend un orifice (35) d’injection formé au niveau d’un plan (P) de jonction des parois latérales (32b, 34b) de la partie inférieure (32) et de la partie supérieure (34) dudit moule (30).Method according to any one of Claims 1 to 8, in which the overmoulding mold (30) comprises an injection orifice (35) formed at the level of a plane (P) of junction of the side walls (32b, 34b) of the lower part (32) and the upper part (34) of said mold (30). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel ladite cale (40, 41) est positionnée au contact d’une zone plane (14) de l’élément à pôles magnétiques (1).A method according to any one of claims 1 to 9, wherein said wedge (40, 41) is positioned in contact with a flat area (14) of the magnetic pole element (1). Procédé de fabrication d’un rotor (100) d’une machine électrique comprenant des étapes de :
- fourniture d’un corps (110) de rotor (100) et d’un élément à pôles magnétiques (1) muni d’au moins une cale (40, 41) obtenu selon le procédé de fabrication selon les revendications 1 à 10,
- mise en place dudit élément à pôles magnétiques (1) dans un logement (120) dudit corps (110) de rotor (100).
Method of manufacturing a rotor (100) of an electrical machine comprising steps of:
- supply of a body (110) of the rotor (100) and of an element with magnetic poles (1) provided with at least one wedge (40, 41) obtained according to the manufacturing method according to claims 1 to 10,
- placing said element with magnetic poles (1) in a housing (120) of said body (110) of rotor (100).
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