WO2013060960A2 - Rotor de machine electrique tournante et machine electrique tournante comprenant un rotor - Google Patents

Rotor de machine electrique tournante et machine electrique tournante comprenant un rotor Download PDF

Info

Publication number
WO2013060960A2
WO2013060960A2 PCT/FR2012/052273 FR2012052273W WO2013060960A2 WO 2013060960 A2 WO2013060960 A2 WO 2013060960A2 FR 2012052273 W FR2012052273 W FR 2012052273W WO 2013060960 A2 WO2013060960 A2 WO 2013060960A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
circumferential
magnets
permanent magnets
electrical machine
Prior art date
Application number
PCT/FR2012/052273
Other languages
English (en)
Other versions
WO2013060960A3 (fr
Inventor
Jérome Legranger
Jean-Claude Matt
Lilya Bouarroudj
Frédéric Palleschi
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur
Priority to EP12780226.2A priority Critical patent/EP2771962A2/fr
Priority to CN201280052641.0A priority patent/CN103891105B/zh
Priority to JP2014537685A priority patent/JP6211524B2/ja
Priority to US14/354,732 priority patent/US9716410B2/en
Priority to KR1020147011082A priority patent/KR20140094516A/ko
Publication of WO2013060960A2 publication Critical patent/WO2013060960A2/fr
Publication of WO2013060960A3 publication Critical patent/WO2013060960A3/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
    • H02K1/2773—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect consisting of tangentially magnetized radial magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to a permanent magnet rotor for a rotating electrical machine.
  • the invention also relates to a rotary electric machine comprising a rotor of this type, in particular for applications such as an electric traction motor or an accessory motor in electric and hybrid motor vehicles.
  • “Mild-hybrid” applications generally relate to electrical machines of the order of 8 to 20 kW, for example, an electric motor mounted on the front face of a heat engine and coupled thereto by a transmission belt. It is possible with such an electric motor to reduce the displacement of the engine (“engine downsizing" in English terminology) by providing a power assisted torque that provides additional power, especially during rework. In addition, a low-speed traction, for example in urban environment, can also be provided by the same electric motor.
  • “Full-hybrid” type applications generally concern motors from 30 to 50 kW for series and / or parallel type architectures with a more advanced integration level of the electric motor or motors in the vehicle's power train.
  • Neodymium-Iron-Boron Neodymium-Iron-Boron
  • SmFe Samarium-Iron
  • SmCo Samarium-Cobalt
  • rare earth magnets in an electric machine rotor for automotive applications are no longer economically viable, and probably not sustainable, the other term of the alternative is constituted by magnets based on ferrites.
  • the object of the present invention is therefore to optimize the volume of the magnets of a rotor to maximize the efficiency of the machine while respecting specified dimensional and mechanical constraints. It relates specifically to a rotary electric machine rotor comprising a plurality of alternating North poles and South poles and formed from a plurality of permanent magnets arranged in first recesses.
  • first recesses extend axially and are evenly distributed between a circumferential portion and a central portion of the magnetic mass of the rotor so as to define a plurality of circumferential pole sections.
  • the permanent magnets of the rotor type in question have a polygonal radial section.
  • the radial section of the permanent magnets comprises a substantially rectangular portion close to the circumferential portion adjacent to a substantially trapezoidal portion close to the central portion with a ratio R of a first height h of the trapezoidal portion to a second height H of the rectangular portion, in a radial direction, which is between 0.25 and 0.70 and is predetermined so as to maximize the efficiency of said electric machine.
  • Each of the polar sections of the rotor according to the invention is preferably held radially by a central tongue extending axially and forming a partition between two of the first consecutive recesses.
  • a width L of the rectangular part, in a circumferential direction, is predetermined so as to maximize the volume of each of the permanent magnets in a limit ⁇ 0 of the mechanical stresses ⁇ supported by this tab during operation of the machine.
  • the ratio of the heights h / H characterizing the section of the magnets is limited higher according to a predetermined minimum thickness E of the tongue in the same limit ⁇ 0 mechanical stresses ⁇ supported by it.
  • the permanent magnets of the rotary electric machine rotor according to the invention are made of ferrite.
  • the rotor according to the invention further comprises a plurality of second recesses which extend axially and which are arranged between the permanent magnets in an intermediate portion of the rotor between the central portion and the circumferential portion.
  • the part circumferential rotor is open radially, at least partially, facing the permanent magnets.
  • the invention also relates to a rotating electrical machine which comprises a rotor having the above characteristics.
  • Figure 1 shows a simplified radial sectional view of a permanent magnet rotor according to the invention.
  • FIG. 2 shows the variation of the stator current of an electrical machine comprising a permanent magnet rotor of the type of that of the invention as a function of the ratio of heights characterizing a radial section of these permanent magnets for a constant motor torque.
  • FIG. 3 shows the variation of the mechanical stresses supported during operation by a tongue now radially maintaining a pole section of the permanent magnet rotor of the type of that of the invention as a function of the height ratio characterizing a radial section of these permanent magnets for a constant motor torque.
  • FIG. 1 The simplified radial section of a rotor 1 with permanent magnets in the preferred embodiments of the invention, shown in FIG. 1, clearly shows the arrangement in the magnetic mass 2 of the permanent magnets 3 in first regularly distributed recesses 4 between a circumferential portion 5 and a central portion 6 so as to form a plurality of North N poles and South poles S alternate.
  • a concrete embodiment of a machine comprising such a rotor is for example a motor / generator of 8 to 20 KW for applications in motor vehicles of the so-called "mild-hybrid" type.
  • this machine In its motor mode of operation this machine can be designed for the start of the engine, assistance in torque of the engine and for low-speed electric traction of the vehicle.
  • a rotor 1 having ten permanent magnets 3 rotates inside a stator (not shown) having a plurality of notches.
  • the stator and the rotor 1 are made conventionally with packets of metal sheets forming magnetic masses 2.
  • the notches of the stator are provided to receive stator windings (not shown) and form between them a plurality of stator teeth. According to the embodiments, the notches will be provided for housing concentrated windings, wound on large teeth, or distributed windings.
  • stator windings are traversed by a stator current and create a rotating magnetic field driving the rotor 1.
  • the engine torque supplied depends in particular on the intensity of the stator current Is and the magnetic flux in the rotor 1.
  • the volume of the ferrite magnets must be optimized.
  • the flux concentration rotors known from the state of the art generally comprise magnetized bars of rectangular cross section arranged in equiangular axial planes.
  • a width, in a circumferential direction, of a bar is limited by a length of the chord of a circular sector of a central part of the rotor, while the bar occupies only a small part of the magnetic mass in the circumferential part.
  • the invention therefore proposes to give a portion of the magnet 3 close to the central portion 6 of the rotor 1 a wedge shape.
  • a radial section of a magnet 3 in the rotor 1 has a substantially trapezoidal portion 7 close to the central portion of the rotor 1 and a substantially rectangular portion 8 near the circumferential portion 5.
  • Figure 2 shows the stator current Is necessary to obtain the same motor torque as a function of this ratio R of the heights h / H for a test machine.
  • the sides of the substantially trapezoidal portion 7 of the section of the magnets 3 are located in planes parallel to the axial planes of the rotor 1 (the large base and the small base being substantially located in planes parallel to a plane tangential to the rotor 1).
  • the first recesses 4 containing the magnets 3 are therefore separated by central tabs 9 forming partitions having a thickness E which is chosen to be of low value in order to minimize flux leakage by the central part 6 of the rotor.
  • the thickness E is constant, but it will be noted that it may be variable in certain embodiments.
  • a width L of the magnets 3 and the thickness E of the tongues 9 are two parameters varying in opposite directions for geometrical reasons. The width L is thus increased so as to maximize the volume of the magnets 3 as long as the thickness E of the tongues is sufficient to enable them to withstand the mechanical stresses ⁇ .
  • the ratio R of the heights h / H influences the level of the mechanical stresses ⁇ supported by a tongue 9 as shown in FIG. 3.
  • the rotor 1 according to the invention advantageously comprises a plurality of second recesses 11 arranged in the polar sections 10, as shown in FIG. 1.
  • these second recesses 11 decrease the mass of the polar sections 10, and consequently reduce the mechanical stresses ⁇ supple by the tongues 9 due to these polar sections 10, which makes it possible to increase the mass of the magnets 3.
  • the first recesses 4 of the rotor 1 according to the invention preferably comprise openings 12 towards the periphery of the magnetic mass 2.
  • openings have the effect of increasing the reluctance of these parts of the magnetic circuit, and therefore of limiting the leakage flux of the magnets 3, while also contributing to the decrease in the mass of the circumferential portion 5 of the rotor 1, which makes it possible to increase the mass of the magnets 3 while remaining within the same limit at 0 of the mechanical stresses supported by the tongues 9.
  • magnets 3 having a radial section comprising a rectangular portion 8 and a trapezoidal portion 7 advantageously consist of two juxtaposed bars, one having a rectangular cross section and the second having a trapezoidal cross section.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Le rotor (1) selon l'invention comprend une pluralité de pôles Nord (N) et pôles Sud (S) alternés et formés à partir d'une pluralité d'aimants permanents (3) présentant une section radiale polygonale et agencés dans des premiers évidements (4). Ces premiers évidements se prolongent axialement et sont répartis régulièrement entre une partie circonférentielle (5) et une partie centrale (6) de la masse magnétique (2) du rotor de manière à définir une pluralité de sections polaires (10) circonférentielles. Conformément à l'invention, la section radiale comporte une partie sensiblement rectangulaire (8) proche de la partie circonférentielle adjacente à une partie sensiblement trapézoïdale (7) proche de la partie centrale. Selon une autre caractéristique du rotor, un rapport R d'une première hauteur h de la partie trapézoïdale à une seconde hauteur H de la partie rectangulaire, dans une direction radiale, est prédéterminé de manière à rendre maximum le rendement de la machine électrique.

Description

ROTOR DE MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE ET MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE COMPRENANT UN ROTOR
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION.
La présente invention concerne un rotor à aimants permanents destiné à une machine électrique tournante.
L'invention concerne également une machine électrique tournante comprenant un rotor de ce type, notamment pour des applications comme moteur électrique de traction ou moteur d'accessoire dans des véhicules automobiles électriques et hybrides.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION.
De par leurs performances accrues en termes de rendement et de puissance massique et volumique, les machines synchrones à aimants permanents trouvent aujourd'hui une large application dans le domaine des véhicules automobiles.
Ces machines électriques sont réalisables dans une large gamme de puissance et de vitesse et trouvent des applications aussi bien dans les véhicules de type « tout électrique » que dans les véhicules à bas CO2 de types dits « mild- hybrid » et « full-hybrid » (en terminologie anglaise).
Les applications « mild-hybrid » concernent généralement des machines électriques de l'ordre de 8 à 20 kW, par exemple, un moteur électrique monté en face avant d'un moteur thermique et couplé à celui-ci par une courroie de transmission. Il est possible avec un tel moteur électrique de réduire la cylindrée de la motorisation thermique (« engine downsizing » en terminologie anglaise) en prévoyant une assistance électrique en couple qui fournit un appoint de puissance, notamment lors des reprises. De plus, une traction à faible vitesse, par exemple en environnement urbain, peut également être assurée par ce même moteur électrique.
Les applications de type « full-hybrid» concernent généralement des moteurs de 30 à 50 kW pour des architectures de type série et/ou parallèle avec un niveau d'intégration plus abouti du ou des moteurs électriques dans la chaîne de traction du véhicule.
Les remarquables performances des machines à aimants permanents actuelles sont pour une grande part dues aux développement des aimants aux terres rares tels que les aimants de type Néodyme-Fer-Bore (NeFeB), Samarium- Fer (SmFe), ou Samarium-Cobalt (SmCo), qui peuvent présenter des rémanences dépassant le tesla.
Cependant, des machines à aimants permanents comprenant un rotor présentant une structure dite "à concentration de flux" avaient de longue date permis d'obtenir des flux magnétiques importants avec des aimants de moindre rémanence, par exemples des aimants obtenus à partir de ferrites frittées ou liées.
De longue date également, les caractéristiques dimensionnelles et magnétiques ce type de structure ont été optimisées, soit en menant de nombreux essais, soit, plus récemment en réalisant des simulations sur ordinateur, de manière à améliorer le rendement électrique des machines.
Un exemple d'optimisation dimensionnelle des aimants et des pôles magnétiques d'un rotor à aimants permanents a été divulgué en 1971 dans le brevet d'invention FR 2.084.279.
L'optimisation dimensionnelle des aimants a reçu récemment un regain d'attention comme suite au renchérissement des aimants aux terres rares lié à une conjoncture géo-politique défavorable.
La mise en œuvre d'aimants aux terres rares dans un rotor de machine électrique destinée aux applications de l'automobile n'étant plus économiquement rentable, et probablement non pérenne, l'autre terme de l'alternative est constitué par les aimants basés sur des ferrites.
Mais le rémanent ou l'induction d'une ferrite étant plus faible que dans le cas d'un aimant aux terres rares, il est nécessaire d'augmenter le volume de l'aimant en ferrite pour obtenir un flux magnétique équivalent.
Cette contrainte magnétique étant imposée, il va de soi que le volume des aimants en ferrite ne peut être accrû indéfiniment dans un rotor ayant une taille donnée.
DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION.
Le but de la présente invention est donc d'optimiser le volume des aimants d'un rotor pour maximiser le rendement de la machine tout respectant des contraintes dimensionnelles et mécaniques spécifiées. Elle a précisément pour objet un rotor de machine électrique tournante comprenant une pluralité de pôles Nord et pôles Sud alternés et formés à partir d'une pluralité d'aimants permanents agencés dans des premiers évidements.
Ces premiers évidements se prolongent axialement et sont répartis régulièrement entre une partie circonférentielle et une partie centrale de la masse magnétique du rotor de manière à définir une pluralité de sections polaires circonférentielles.
Les aimants permanents du type de rotor dont il s'agit présentent une section radiale polygonale.
Conformément à l'invention, la section radiale des aimants permanents comporte une partie sensiblement rectangulaire proche de la partie circonférentielle adjacente à une partie sensiblement trapézoïdale proche de la partie centrale avec un rapport R d'une première hauteur h de la partie trapézoïdale à une seconde hauteur H de la partie rectangulaire, dans une direction radiale, qui est compris entre 0,25 et 0,70 et est prédéterminé de manière à rendre maximum le rendement de ladite machine électrique.
Chacune des sections polaires du rotor selon l'invention est de préférence maintenue radialement par une languette centrale se prolongeant axialement et formant cloison entre deux des premiers évidements consécutifs.
Dans ce cas, une largeur L de la partie rectangulaire, dans une direction circonférentielle, est prédéterminée de manière à rendre maximum le volume de chacun des aimants permanents dans une limite σ0 des contraintes mécaniques σ supportées par cette languette en cours de fonctionnement de la machine.
Plus particulièrement, le rapport des hauteurs h/H caractérisant la section des aimants est limité supérieurement en fonction d'une épaisseur E minimale prédéterminée de la languette dans cette même limite σ0 des contraintes mécaniques σ supportées par celle-ci.
On tirera bénéfice du fait que les aimants permanents du rotor de machine électrique tournante selon l'invention sont constitués de ferrite.
Selon une forme de réalisation particulière, le rotor selon l'invention comprend en outre une pluralité de seconds évidements qui se prolongent axialement et qui sont agencés entre les aimants permanents dans une partie intermédiaire du rotor entre la partie centrale et la partie circonférentielle.
Selon encore une autre forme de réalisation particulière, la partie circonférentielle de ce rotor est ouverte radialement, au moins partiellement, en regard des aimants permanents.
L'invention concerne également une machine électrique tournante qui comprend un rotor présentant les caractéristiques ci-dessus.
Ces quelques spécifications essentielles auront rendu évidents pour l'homme de métier les avantages apportés par le rotor de machine électrique tournante selon l'invention, ainsi que par la machine électrique correspondante, par rapport à l'état de la technique antérieur.
Les spécifications détaillées de l'invention sont données dans la description qui suit en liaison avec les dessins ci-annexés. Il est à noter que ces dessins n'ont d'autre but que d'illustrer le texte de la description et ne constituent en aucune sorte une limitation de la portée de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS.
La Figure 1 montre une vue en coupe radiale simplifiée d'un rotor à aimants permanents selon l'invention.
La Figure 2 montre la variation du courant statorique d'une machine électrique comprenant un rotor à aimants permanents du type de celui de l'invention en fonction du rapport de hauteurs caractérisant une section radiale de ces aimants permanents pour un couple moteur constant.
La Figure 3 montre la variation des contraintes mécaniques supportées en cours de fonctionnement par une languette maintenant radialement une section polaire du rotor à aimants permanents du type de celui de l'invention en fonction du rapport de hauteurs caractérisant une section radiale de ces aimants permanents pour un couple moteur constant.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION.
La coupe radiale simplifiée d'un rotor 1 à aimants permanents dans les modes de réalisation préférés de l'invention, représentée sur la Figure 1 , montre bien l'agencement dans la masse magnétique 2 des aimants permanents 3 dans des premiers évidements 4 répartis régulièrement entre une partie circonférentielle 5 et une partie centrale 6 de manière à former une pluralité de pôles Nord N et pôles Sud S alternés.
Une réalisation concrète d'une machine comprenant un tel rotor est par exemple un moteur/génératrice de 8 à 20 KW pour des applications dans des véhicules automobiles du type dits «mild-hybrid».
Dans son mode de fonctionnement en moteur cette machine peut être conçue pour le démarrage du moteur thermique, l'assistance en couple du moteur thermique ainsi que pour la traction électrique à faible vitesse du véhicule.
Dans une forme de réalisation particulière de cette machine, un rotor 1 comportant dix aimants permanents 3 tourne à l'intérieur d'un stator (non représenté) ayant une pluralité d'encoches.
Le stator et le rotor 1 sont réalisés de manière classique avec des paquets de tôles métalliques formant des masses magnétiques 2.
Les encoches du stator sont prévues pour recevoir des bobinages statoriques (non représentés) et forment entre elles une pluralité de dents statoriques. Selon les formes de réalisation, les encoches seront prévues pour loger des bobinages concentrés, bobinés sur des grosses dents, ou bien des bobinages distribués.
Les bobinages statoriques sont parcourus par un courant statorique et créent un champ magnétique tournant entraînant le rotor 1 . Le couple moteur fourni dépend notamment de l'intensité du courant statorique Is et du flux magnétique dans le rotor 1 .
Ainsi que cela a été expliqué en préambule, le remplacement des aimants aux terres rares par des aimants en ferrite nécessite des aimants plus volumineux pour obtenir un flux magnétique similaire dans le rotor 1 .
Dans la perspective de conserver un même couple moteur pour une même intensité statorique Is, le volume des aimants en ferrite doit donc être optimisé.
Les rotors à concentration de flux connus de l'état de la technique comprennent généralement des barreaux aimantés de section droite rectangulaire agencés dans des plans axiaux équi-angulaires.
Il en résulte qu'une largeur, selon une direction circonférentielle, d'un barreau est limitée par une longueur de la corde d'un secteur circulaire d'une partie centrale du rotor, tandis que le barreau n'occupe qu'une petite partie de la masse magnétique dans la partie circonférentielle.
Dans le but maximiser le volume des aimants 3, l'invention propose donc de donner à une partie de l'aimant 3 proche de la partie centrale 6 du rotor 1 une forme en coin.
De la sorte une section radiale d'un aimant 3 dans le rotor 1 présente une partie sensiblement trapézoïdale 7 proche de la partie centrale du rotor 1 et une partie sensiblement rectangulaire 8 proche de la partie circonférentielle 5.
Des essais avec des machines électriques comprenant un rotor 1 ayant des aimants 3 en forme de coin, et des simulations sur ordinateur, ont conduit l'entité inventive à considérer qu'un rapport R d'une première hauteur h de la partie trapézoïdale 7 à une seconde hauteur H de la partie rectangulaire 8, dans une direction radiale, était un paramètre qui influait sur le rendement électrique d'une machine.
La Figure 2 montre le courant statorique Is nécessaire pour obtenir un même couple moteur en fonction de ce rapport R des hauteurs h/H pour une machine de test.
On constate qu'il existe une plage de valeurs AR du rapport des hauteurs h/H, où l'intensité statorique Is est minimale: entre 0,25 et 0,7 cette intensité Is est, en effet, dans cet exemple, de l'ordre de 140 A, alors qu'elle tend rapidement vers des intensités dépassant les 175 A quand la section de l'aimant 3 tend vers une section rectangulaire (R=0).
Les contraintes mécaniques subies par le rotor 1 en fonctionnement ont également été prises en compte par l'entité inventive pour optimiser le volume des aimants 3.
Dans la forme de réalisation particulière du rotor 1 montrée sur la Figure 1 , les côtés de la partie sensiblement trapézoïdale 7 de la section des aimants 3 sont situés dans des plans parallèles à des plans axiaux du rotor 1 (La grande base et la petite base étant sensiblement situées dans des plans parallèles à un plan tangentiel au rotor 1 ).
Les premiers évidements 4 contenant les aimants 3 sont donc séparés par des languettes centrales 9 formant cloisons ayant une épaisseur E qui est choisie de valeur faible pour minimiser les fuites de flux par la partie centrale 6 du rotor. Dans cette forme de réalisation particulière, l'épaisseur E est constante, mais, on notera qu'elle pourra être variable dans certaines formes de réalisation.
Ces languettes 9 maintiennent radialement les sections polaires 10 circonférentielles définies dans la masse magnétique 2 par les premiers évidements 4.
Les sections polaires 10 maintenant elles-mêmes radialement les aimants 3, les languettes 9 doivent présenter une résistance mécanique minimale pour résister aux efforts centripètes résultant de l'effet de la rotation du rotor 1 sur les aimants 3 et les sections polaires 10. Une largeur L des aimants 3 et l'épaisseur E des languettes 9 sont deux paramètres variant en sens inverse pour des raisons géométriques. La largueur L est donc augmentée de façon à rendre maximum le volume des aimants 3 tant que l'épaisseur E des languettes est suffisante pour leur permettre de résister aux contraintes mécaniques σ.
Pour les mêmes raisons géométriques, le rapport R des hauteurs h/H influe sur le niveau des contraintes mécaniques σ supportées par une languette 9 comme le montre la Figure 3.
Dans cet exemple, on considère que la limite σ0 à ne pas dépasser est environ 250 MPa. Le rapport R des hauteurs h/H ne doit donc pas dépasser une valeur R0 d'environ 1 .
Le rotor 1 selon l'invention comprend fort avantageusement une pluralité de seconds évidements 1 1 agencés dans les sections polaires 10 comme le montre bien la Figure 1.
Outre leur fonction de contribuer au contrôle du champ magnétique dans le rotor 1 , ces seconds évidements 1 1 diminuent la masse des sections polaires 10, et, par conséquent, diminuent les contraintes mécaniques σ supporees par les languettes 9 dues à ces sections polaires 10, ce qui permet d'accroître concurremment la masse des aimants 3.
Les premiers évidements 4 du rotor 1 selon l'invention comportent de préférence des ouvertures 12 vers la périphérie de la masse magnétique 2.
Ces ouvertures ont pour effet d'augmenter la réluctance de ces parties du circuit magnétique, et donc de limiter le flux de fuite des aimants 3, tout en contribuant également à la diminution de la masse de la partie circonférentielle 5 du rotor 1 , ce qui permet d'augmenter la masse des aimants 3 tout en restant dans la même limite a0 des contraintes mécaniques supportées par les languettes 9.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation préférentiels décrits ci-dessus.
Notamment, des aimants 3 présentant une section radiale comportant une partie rectangulaire 8 et une partie trapézoïdale 7 sont avantageusement constitués de deux barreaux juxtaposés, l'un ayant une section droite rectangulaire et le second ayant une section droite trapézoïdale.
D'autres modes de réalisation basées sur des valeurs numériques différentes de celles spécifiées ci-dessus, et correspondant à d'autres essais ou simulation de machines électriques tournantes comportant un rotor du type décrit, ne sortiraient pas du cadre de la présente invention dans la mesure où ils résultent des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS
1) Rotor (1 ) de machine électrique tournante comprenant une pluralité de pôles Nord (N) et pôles Sud (S) alternés et formés à partir d'une pluralité d'aimants permanents (3) agencés dans des premiers évidements (4) se prolongeant axialement et répartis régulièrement entre une partie circonférentielle (5) et une partie centrale (6) de la masse magnétique (2) dudit rotor (1 ) de manière à définir une pluralité de sections polaires (10) circonférentielles, lesdits aimants permanents (3) présentant une section radiale polygonale, caractérisé en ce que ladite section radiale comporte une partie sensiblement rectangulaire (8) proche de ladite partie circonférentielle (5) adjacente à une partie sensiblement trapézoïdale (7) proche de ladite partie centrale (6) avec un rapport R d'une première hauteur h de ladite partie trapézoïdale (7) à une seconde hauteur H de ladite partie rectangulaire (8), dans une direction radiale, qui est compris entre 0,25 et 0,70 et est prédéterminé de manière à rendre maximum le rendement de ladite machine électrique.
2) Rotor (1 ) de machine électrique tournante selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chacune desdites sections polaires (10) est maintenue radialement par une languette centrale (9) se prolongeant axialement et formant cloison entre deux dits premiers évidements (4) consécutifs.
3) Rotor (1 ) de machine électrique tournante selon la revendication 2 précédente, caractérisé en ce qu'une largeur L de ladite partie rectangulaire (8), dans une direction circonférentielle, est prédéterminée de manière à rendre maximum le volume de chacun desdits aimants permanents (3) dans une limite σ0 des contraintes mécaniques σ supportées par ladite languette (9).
4) Rotor (1 ) de machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 précédentes, caractérisé en ce que lesdits aimants permanents (3) sont constitués de ferrite.
5) Rotor (1 ) de machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de seconds évidements (1 1 ) se prolongeant axialement et agencés entre lesdits aimants permanents (3) dans une partie intermédiaire dudit rotor entre ladite partie centrale (6) et ladite partie circonférentielle (5).
6) Rotor (1 ) de machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 précédentes, caractérisé en ce que ladite partie circonférentielle (5) est ouverte radialement, au moins partiellement, en regard desdits aimants permanents (3).
7) Machine électrique tournante, caractérisé en ce qu'elle comprend un rotor (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 précédentes.
PCT/FR2012/052273 2011-10-27 2012-10-08 Rotor de machine electrique tournante et machine electrique tournante comprenant un rotor WO2013060960A2 (fr)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12780226.2A EP2771962A2 (fr) 2011-10-27 2012-10-08 Rotor de machine electrique tournante et machine electrique tournante comprenant un tel rotor
CN201280052641.0A CN103891105B (zh) 2011-10-27 2012-10-08 旋转电机的转子、以及包括该转子的旋转电机
JP2014537685A JP6211524B2 (ja) 2011-10-27 2012-10-08 回転電気機械の回転子および回転子を備えた回転電気機械
US14/354,732 US9716410B2 (en) 2011-10-27 2012-10-08 Rotor for a rotating electric machine and rotating electrical machine comprising such a rotor
KR1020147011082A KR20140094516A (ko) 2011-10-27 2012-10-08 회전 전기 기계의 회전자, 및 회전자를 포함하는 회전 전기 기계

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1159760A FR2982093B1 (fr) 2011-10-27 2011-10-27 Rotor de machine electrique tournante et machine electrique tournante comprenant un rotor
FR1159760 2011-10-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2013060960A2 true WO2013060960A2 (fr) 2013-05-02
WO2013060960A3 WO2013060960A3 (fr) 2013-10-24

Family

ID=47116056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2012/052273 WO2013060960A2 (fr) 2011-10-27 2012-10-08 Rotor de machine electrique tournante et machine electrique tournante comprenant un rotor

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9716410B2 (fr)
EP (1) EP2771962A2 (fr)
JP (1) JP6211524B2 (fr)
KR (1) KR20140094516A (fr)
CN (1) CN103891105B (fr)
FR (1) FR2982093B1 (fr)
WO (1) WO2013060960A2 (fr)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014195615A1 (fr) * 2013-06-05 2014-12-11 Valeo Equipements Electriques Moteur Moteur electrique synchrone a aimants permanents
FR3009140A1 (fr) * 2013-07-29 2015-01-30 Valeo Equip Electr Moteur Rotor a aimants permanents
US9136736B2 (en) 2012-06-06 2015-09-15 Nidec Motor Corporation Motor having spoked outer rotor with spaced apart pole segments
EP2892128A3 (fr) * 2013-12-09 2016-08-03 LG Innotek Co., Ltd. Rotor et moteur comprenant ce dernier
CN106464050A (zh) * 2014-06-05 2017-02-22 法雷奥电机设备公司 具有用于旋转电机的磁通量集中的永磁体的转子
FR3063399A1 (fr) * 2017-02-27 2018-08-31 Valeo Equipements Electriques Moteur Machine electrique tournante a configuration amelioree
KR20200128498A (ko) * 2014-01-29 2020-11-13 엘지이노텍 주식회사 로터 및 이를 포함하는 모터

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2982093B1 (fr) * 2011-10-27 2017-11-03 Valeo Equip Electr Moteur Rotor de machine electrique tournante et machine electrique tournante comprenant un rotor
KR20140140185A (ko) * 2013-05-28 2014-12-09 삼성전자주식회사 모터
FR3006824B1 (fr) * 2013-06-05 2016-12-23 Valeo Equip Electr Moteur Rotor de machine electrique tournante et machine electrique tournante comprenant un tel rotor
DE102014018309A1 (de) * 2014-12-10 2016-06-16 eMoSys GmbH Permanenterregte elektrische Maschine
CN106558931B (zh) * 2015-09-24 2019-12-24 珠海格力电器股份有限公司 电机及其切向式永磁转子
US10211689B2 (en) * 2016-03-09 2019-02-19 Ford Global Technologies, Llc Electric machine rotor
US10491062B2 (en) 2016-03-09 2019-11-26 Ford Global Technologies, Llc Electric machine rotor
DE102016223976A1 (de) * 2016-12-01 2018-06-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Rotor eines Elektromotors
EP3657642B1 (fr) * 2018-11-26 2023-09-06 LG Electronics Inc. Moteur
CN109474096A (zh) * 2018-12-25 2019-03-15 南京埃斯顿自动化股份有限公司 一种内嵌辐条式永磁转子的伺服电机

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2084279A5 (fr) 1970-03-05 1971-12-17 Nippon Denso Co

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3245400A1 (de) * 1982-12-08 1984-06-14 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Permanenterregter generator fuer fahrzeuge
JPS60144133A (ja) * 1984-08-15 1985-07-30 Hitachi Ltd 回転電機の界磁
JPS62193537A (ja) * 1986-02-17 1987-08-25 Fanuc Ltd 永久界磁回転子
US6133662A (en) * 1996-09-13 2000-10-17 Hitachi, Ltd. Permanent magnet dynamoelectric rotating machine and electric vehicle equipped with the same
JP2000156946A (ja) 1998-11-19 2000-06-06 Yaskawa Electric Corp 永久磁石界磁形回転子
JP2001136690A (ja) * 1999-11-10 2001-05-18 Isuzu Motors Ltd 回転機のロータ
JP2003047185A (ja) * 2001-07-31 2003-02-14 Nissan Motor Co Ltd 永久磁石式回転電機
DE10219190A1 (de) * 2002-04-29 2003-11-13 Miele & Cie Permanentmagnet-Rotor für eine elektrische Maschine
EP2083503A3 (fr) * 2008-01-22 2017-03-29 LG Electronics Inc. Moteur à courant continu sans balai
JP5347588B2 (ja) * 2009-03-10 2013-11-20 株式会社デンソー 埋め込み磁石式モータ
US8018110B2 (en) * 2009-04-30 2011-09-13 General Electric Company High speed internal permanent magnet machine and method of manufacturing the same
US7994668B2 (en) * 2009-05-18 2011-08-09 General Electric Company Cooling system for rotating machine
DE102009026524A1 (de) * 2009-05-28 2010-12-02 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine
FR2958466B1 (fr) * 2010-03-31 2017-09-08 Valeo Equip Electr Moteur Machine electrique tournante synchrone a aimants permanents et concentration de flux
JP5240593B2 (ja) * 2011-07-08 2013-07-17 株式会社安川電機 回転電機
FR2982093B1 (fr) * 2011-10-27 2017-11-03 Valeo Equip Electr Moteur Rotor de machine electrique tournante et machine electrique tournante comprenant un rotor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2084279A5 (fr) 1970-03-05 1971-12-17 Nippon Denso Co

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9136736B2 (en) 2012-06-06 2015-09-15 Nidec Motor Corporation Motor having spoked outer rotor with spaced apart pole segments
JP2016523502A (ja) * 2013-06-05 2016-08-08 ヴァレオ エキプマン エレクトリク モトゥール 永久磁石を有する同期電気モータ
US9966823B2 (en) 2013-06-05 2018-05-08 Valeo Equipments Electriques Moteur Synchronous electric motor with permanent magnets
FR3006821A1 (fr) * 2013-06-05 2014-12-12 Valeo Equip Electr Moteur Moteur electrique synchrone a aimants permanents
WO2014195615A1 (fr) * 2013-06-05 2014-12-11 Valeo Equipements Electriques Moteur Moteur electrique synchrone a aimants permanents
WO2015015084A3 (fr) * 2013-07-29 2015-10-15 Valeo Equipements Electriques Moteur Rotor a aimants permanents
FR3009140A1 (fr) * 2013-07-29 2015-01-30 Valeo Equip Electr Moteur Rotor a aimants permanents
US10008891B2 (en) 2013-07-29 2018-06-26 Valeo Equipements Electriques Moteur Rotor with permanent magnets
EP2892128A3 (fr) * 2013-12-09 2016-08-03 LG Innotek Co., Ltd. Rotor et moteur comprenant ce dernier
KR20200128498A (ko) * 2014-01-29 2020-11-13 엘지이노텍 주식회사 로터 및 이를 포함하는 모터
KR102297686B1 (ko) * 2014-01-29 2021-09-03 엘지이노텍 주식회사 로터 및 이를 포함하는 모터
CN106464050A (zh) * 2014-06-05 2017-02-22 法雷奥电机设备公司 具有用于旋转电机的磁通量集中的永磁体的转子
US10320248B2 (en) 2014-06-05 2019-06-11 Valeo Equipements Electriques Moteur Rotor with permanent magnets with flux concentration for rotary electrical machine
FR3063399A1 (fr) * 2017-02-27 2018-08-31 Valeo Equipements Electriques Moteur Machine electrique tournante a configuration amelioree
EP3373427A1 (fr) * 2017-02-27 2018-09-12 Valeo Equipements Electriques Moteur Machine électrique tournante à configuration améliorée

Also Published As

Publication number Publication date
EP2771962A2 (fr) 2014-09-03
JP2014531191A (ja) 2014-11-20
FR2982093B1 (fr) 2017-11-03
CN103891105A (zh) 2014-06-25
CN103891105B (zh) 2016-12-07
JP6211524B2 (ja) 2017-10-11
KR20140094516A (ko) 2014-07-30
WO2013060960A3 (fr) 2013-10-24
US20140361656A1 (en) 2014-12-11
FR2982093A1 (fr) 2013-05-03
US9716410B2 (en) 2017-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013060960A2 (fr) Rotor de machine electrique tournante et machine electrique tournante comprenant un rotor
EP2786470B1 (fr) Rotor de machine électrique tournante et machine électrique tournante comprenant un tel rotor
EP2786469B1 (fr) Rotor de machine electrique tournante et machine electrique tournante comprenant un tel rotor
EP2372873B1 (fr) Machine électrique tournante synchrone à aimants permanents et concentration de flux
EP2792053B1 (fr) Rotor de machine electrique tournante et machine electrique tournante comportant un tel rotor
EP3005532A1 (fr) Rotor de machine electrique tournante et machine electrique tournante comprenant un tel rotor
EP2599197B1 (fr) Machine electrique tournante synchrone avec rotor a double excitation
WO2012042135A1 (fr) Machine electrique tournante synchrone avec rotor a double excitation
EP2599196B1 (fr) Machine electrique tournante synchrone avec rotor a double excitation
EP2777135B1 (fr) Rotor de machine electrique tournante et machine electrique tournante comprenant un tel rotor
EP2600500A2 (fr) Rotor de machine électrique tournante et machine électrique tournante comprenant un tel rotor
EP2372874B1 (fr) Machine électrique tournante synchrone à aimants permanents et concentration de flux
EP2599198B1 (fr) Machine electrique tournante synchrone avec rotor a double excitation
EP3005538B1 (fr) Moteur électrique synchrone à aimants permanents
EP2777139B1 (fr) Procede de pilotage d'une machine electrique tournante synchrone a double excitation et machine electrique tournante correspondante
WO2014006294A1 (fr) Machine electrique tournante a compensation de reaction magnetique d'induit

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12780226

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

ENP Entry into the national phase in:

Ref document number: 2014537685

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase in:

Ref document number: 20147011082

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14354732

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012780226

Country of ref document: EP