WO2021191451A1 - Moteur électrique - Google Patents

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WO2021191451A1
WO2021191451A1 PCT/EP2021/058026 EP2021058026W WO2021191451A1 WO 2021191451 A1 WO2021191451 A1 WO 2021191451A1 EP 2021058026 W EP2021058026 W EP 2021058026W WO 2021191451 A1 WO2021191451 A1 WO 2021191451A1
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WO
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spacer
electric motor
drive shaft
rotor
freewheel
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/058026
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English (en)
Inventor
Gregory Godefroy
Hugues Gervais
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/083—Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
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    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/086—Structural association with bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly
    • H02K7/088—Structural association with bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly radially supporting the rotor directly
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    • 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
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H02K1/30—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures using intermediate parts, e.g. spiders

Definitions

  • the invention relates to the field of electric motors.
  • Electric motors are already known in the state of the art, comprising a rotor integral with a drive shaft and a stator which surrounds the rotor with the presence of an air gap.
  • the rotor comprises for example a body formed by a stack of metal sheets held in the form of a bundle by means of a suitable fixing system.
  • the rotor has poles formed for example by permanent magnets housed in cavities formed in the magnetic mass of the rotor.
  • the stator comprises for example a body formed by a stack of thin sheets forming a ring, the inner face of which is provided with notches open inwardly to receive phase windings.
  • the phase windings are obtained for example from one or more electrically conductive wires or from conductive elements in the form of pins connected together, for example by welding.
  • Such electric motors are often combined with transmission devices.
  • Such transmission devices are thus arranged between the drive shaft of the electric motor and an output shaft.
  • Such transmission devices have for example the function of reducing the speed of rotation in order to multiply the torque transmitted.
  • Such transmission devices can also perform other functions.
  • such a function is not to drive the drive shaft of the electric motor in certain situations, for example when the electric motor is not supplied with power and the drive shaft is driven by the transmission device. .
  • Such a function thus makes it possible to limit mechanical losses, for example when an assembly of an electric motor and a transmission device is mounted on a vehicle, such as for example an electrically assisted bicycle.
  • the transmission device incorporates a freewheel member, which allows the transmission of torque between two elements of the transmission device when the drive shaft of the electric motor is driving, and acts as a pivot connection between two elements of the transmission device when the drive shaft of the electric motor is driven. More specifically, the drive shaft is driving when the electric motor is powered and is driven when the electric motor is not powered.
  • Such a freewheel member is for example arranged on a pinion of the transmission device.
  • Limiting mechanical losses thus makes it possible to facilitate driving when the electric motor is not powered, for example in the case of an electrically assisted bicycle. In such a case, the electric motor is no longer supplied above a running speed, for example 25 km / h. Due to the limitation of mechanical losses, the effort to be provided by the cyclist is then less, since he does not have to drive the rotor of the electric motor due to the presence of a member forming a freewheel.
  • the limitation of mechanical losses makes it possible to drive longer without having to power the electric motor, for example an assistance motor. electric, which saves electric power. Electric energy is in fact often stored on the vehicle, which is for example an electric cycle such as an electrically assisted bicycle, by means of one or more batteries.
  • the object of the invention is in particular to limit the forces subjected to the freewheel member.
  • an electric motor comprising:
  • said electric motor comprising a freewheel member, which is interposed between the rotor and the drive shaft.
  • the freewheel member is placed as close as possible to the rotor in order to limit the forces applied to the latter.
  • the lower the force undergone by the freewheel member the smaller its size can be, which makes it possible to optimize its sizing and compactness. Since the mechanical stresses applied to the freewheel member are less severe, the freewheel member therefore presents a lower risk of failure.
  • placing the freewheeling member between the rotor and the drive shaft also makes it possible to benefit from an improved size, due to the fact that no sizing constraint linked to the presence of a freewheeling member. is necessary to size the elements external to the electric motor, for example the elements of a transmission device.
  • freewheel member preferably means a member allowing the transmission of a torque between two rotating elements about an axis of rotation in one direction of rotation, and allowing the free rotation of a rotating element with respect to to the other in the other direction of rotation, in that it transmits no or almost no torque in this other direction of rotation. Further, when the relative rotation between these two rotating elements is in the opposite direction of rotation, the freewheel member also acts as a single pivot link.
  • a freewheel allows in a transmission assembly comprising an electric motor not to drive the rotor of the electric motor permanently when it is not required, and therefore to limit the mechanical losses of the transmission assembly.
  • the stator comprises for example a stator body and a winding.
  • the rotor preferably comprises a rotor body, the latter in particular delimiting the housing for receiving the drive shaft.
  • the rotor comprises for example a plurality of permanent magnets, which are housed in cavities formed in the rotor body. Thus, the manufacture of the electric motor is facilitated.
  • the rotor body comprises, for example, a stack of metal sheets held together in the form of a bundle.
  • the drive shaft has a pinion.
  • the freewheel member is radially disposed between the rotor and the drive shaft, in particular between the rotor body and the drive shaft. Thus, the radial size of the freewheel member is reduced.
  • the freewheel member is for example disposed axially centered in the rotor body. Thus, the axial size of the freewheel member is reduced.
  • the ratio of the axial length of the freewheel member to the axial length of the rotor body is for example between 0.4 and 1.1, preferably between 0.5 and 1, or even equal to 0.5 , more preferably close to or equal to 1.
  • the dimensioning of the freewheel member is optimized.
  • the ratio of the axial length of the freewheel member to the axial length of the rotor body has a value close to 1, it is possible to dispense with the use of a bearing between the shaft and the rotor in addition to the member forming a freewheel, such as a needle cage, and assembly is thus simplified.
  • the rotor comprises for example a spacer, preferably of tubular shape, the spacer being integral with the rotor body and being disposed radially between the rotor body and the drive shaft, the freewheel member being disposed between the spacer and the drive shaft.
  • the spacer makes it possible to fulfill an adapter function, which makes it possible to assemble standard components by means of the spacer, even if the dimensions of these standard components do not correspond to allow their assembly directly between them.
  • standard components can for example be chosen from a rotor body, a freewheel member, a bearing.
  • the spacer improves the radial surface on which the freewheel member is positioned, which improves the transmission of forces between the rotor and the freewheeling member, and thus increases the life of the freewheeling member.
  • the spacer can be mounted tight in the rotor body, the spacer and the rotor body having, for example, a negative clearance between them.
  • the spacer is secured to the rotor body in a particularly simple manner, and the transmission of forces between the rotor and the freewheel member is improved.
  • the spacer is for example made of metal, preferably steel.
  • the spacer is robust and economical.
  • the freewheel member can be mounted tight in the spacer, the freewheel member and the spacer having, for example, negative play between them.
  • the assembly of the electric motor is facilitated, the freewheel member being held after assembly in the spacer, due to the negative clearance between them.
  • the spacer comprises, for example, an internal shoulder, the internal shoulder possibly forming an axial stop for the freewheel member.
  • the positioning of the freewheel member in the spacer is improved, as the freewheel member is inserted into the spacer until it reaches the axial stop formed by the internal shoulder.
  • the internal shoulder can be unique.
  • At least one bearing may be arranged between the rotor and the drive shaft, in particular between the spacer and the drive shaft, in particular a needle cage or a ball bearing.
  • the use of at least one bearing makes it possible to absorb part of the radial forces between the rotor and the drive shaft, and consequently reduces the forces to be borne by the freewheel member.
  • At least one bearing can be radially disposed between the rotor and the drive shaft. Thus, the radial bulk of the at least one bearing is reduced.
  • At least one bearing may be axially disposed in the body of the rotor. Thus, the radial bulk of the at least one bearing is reduced.
  • At least one bearing is for example a needle cage.
  • the use of a needle cage ensures a homogeneous distribution of the forces over the length of the drive shaft.
  • At least one bearing is for example a ball bearing.
  • the internal shoulder can define a first housing to receive the freewheel member.
  • the first housing delimited by the internal shoulder can be configured to receive a first landing.
  • the spacer may define a second housing configured to receive at least a second bearing, preferably a ball bearing.
  • At least one bearing can be arranged between the spacer and the drive shaft.
  • the use of at least one bearing makes it possible to absorb part of the forces between the spacer and the drive shaft, and consequently reduces the forces to be borne by the freewheel member.
  • the internal shoulder of the spacer can form on one side an axial stop for the freewheel member and on the other side an axial stop for a bearing, preferably a needle cage.
  • a bearing is for example arranged between the spacer and the drive shaft and may be a needle cage.
  • the use of a needle cage ensures a homogeneous distribution of forces over the length of the drive shaft.
  • At least one bearing is for example mounted tight in the spacer, said at least one bearing and the spacer having, for example, a negative clearance between them.
  • the assembly of the electric motor is facilitated, at least one bearing being maintained after mounting in the spacer, due to the negative clearance between them.
  • the spacer can extend outside the rotor body by a widened part, the widened part preferably being configured to house at least one bearing.
  • the positioning of a bearing in the spacer is improved, as the bearing is inserted into the spacer until it reaches the axial stop formed in the housing.
  • the widened part can delimit a housing forming an axial stop for a bearing.
  • the widened part can delimit the second housing configured to receive said at least one second bearing.
  • the freewheel member can form an axial stop for a bearing, preferably for a needle cage.
  • the holding in position of the bearing is improved.
  • the use of a needle cage ensures a homogeneous distribution of the forces over the length of the drive shaft.
  • bearing preferably includes an element configured to absorb radial forces between two elements pivoting at least at times with respect to one another.
  • bearing is interpreted broadly here and can for example designate a plain bearing, a bearing such as for example a ball bearing, a needle cage.
  • axial is preferably understood in an axial direction parallel to the axis of rotation of the rotor.
  • radial is preferably understood in a radial direction perpendicular to the axis of rotation of the rotor.
  • the subject of the invention is also a transmission assembly comprising a reduction member comprising an input and an output, the transmission assembly comprising an electric motor of the aforementioned type, the input of the reduction member interacting with the shaft. electric motor drive.
  • the input of the reduction member cooperates with the drive shaft of the electric motor to alternatively either be driven by the drive shaft of the electric motor, in particular when the latter this is supplied with electrical energy, or driving the drive shaft of the electric motor, in particular when the latter is not supplied with electrical energy.
  • the transmission assembly comprises, for example, a gearbox arranged between an output of the reduction member and an output shaft.
  • the input of the reduction member is meshed with a pinion of the drive shaft of the electric motor.
  • the reduction ratio of the speed of rotation of the reduction member can be such that the reduction ratio of the speed of rotation between the drive shaft of the electric motor and the output of the reduction member is between 1 / 10 and 1/50, preferably between 1/15 and 1/30, more preferably between 1/19 and 1/26.
  • a reduction ratio is optimal for use on board an electric mobility device, preferably an electric cycle, preferably an electrically assisted bicycle.
  • the invention further relates to an electric mobility device, preferably an electric cycle, more preferably an electrically assisted bicycle, comprising an electric motor of the aforementioned type and / or a transmission assembly of the aforementioned type.
  • electric mobility device any device or electric vehicle intended for the transport of passengers or equipment, including utility, construction or agricultural vehicle.
  • the subject of the invention is a method for assembling an electric motor of the aforementioned type, comprising the following steps:
  • the method comprises for example the following step: assembling at least one clamped bearing in the spacer, until at least one bearing is in axial abutment against the freewheel member and / or against the internal shoulder of the spacer and / or in a housing delimited in an enlarged part of the spacer.
  • the method comprises for example the following step: assembling, with the stator, the assembly formed by the rotor body, the spacer, the freewheel member, and where appropriate at least one bearing.
  • FIG. 1 is a schematic top view of part of an electrically assisted bicycle comprising an electric motor according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of an electric motor according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a schematic perspective sectional view of part of the electric motor according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a detail of the electric motor according to the first embodiment
  • FIG. 4 is an illustration of a method of assembling an electric motor according to the first embodiment
  • FIG. 5 is a schematic sectional view of part of an electric motor according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a schematic sectional view of an electric motor according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a schematic sectional view of an electric motor according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows very schematically by way of example an electrically assisted bicycle 53 provided with a transmission assembly 71.
  • the transmission assembly 71 comprises an electric motor 1 which will be detailed later with reference to the other figures.
  • the transmission assembly 71 also includes a reduction member 55 and a gearbox 57.
  • the reduction member 55 includes an input interacting with a drive shaft of the electric motor 1, and a reduction member output.
  • the gearbox 57 includes an input interacting with the output of the reduction member 55, and a gearbox output.
  • the electric motor 1 can drive the reduction member 55 and can form a transmission therewith.
  • the electrically assisted bicycle 53 also comprises a crank 59 provided with two pedals 61 and a chainring 63 in the form of a pinion, which drives a rear wheel 65 of the electrically assisted bicycle 53 via a chain 67 and a pinion 69 disposed on the rear wheel.
  • the output shaft of the transmission assembly 71 here the output of the gearbox 57, is connected to the crankset, and for example forms the axis of the crankset 59.
  • the output of the reduction member 55 is connected directly to the output of the gearbox 57.
  • the electric motor 1 as mentioned above is for example arranged on a electric mobility device, preferably an electrically assisted bicycle 53, but it can also be mounted in other electrically assisted vehicles, in particular those which require, in addition to the electric drive, a human drive, in particular via a pedal.
  • FIG. 2 represents an example of an electric motor 1 according to a first embodiment.
  • the electric motor 1 comprises a stator 3, a rotor 5, a drive shaft 7, and a freewheel member 9. In order to position themselves relatively to each other and to protect the components of the electric motor 1, the electric motor 1 comprises a casing 37.
  • the stator 3 is supported by the casing 37, the stator 3 thus being integral with the casing 37.
  • the stator 3 comprises, for example, a stator body and an electromagnetic excitation winding.
  • the rotor 5 is arranged within the stator 3.
  • the rotor 5 comprises a rotor body 11, and delimits a receiving housing 13.
  • the rotor body 11 comprises a stack of sheet metal sheets held together in the form of a sheet metal pack 19.
  • the rotor 5 comprises a plurality of permanent magnets 17, which are housed in cavities formed in the rotor body 11.
  • the sheet metal pack 19 comprises cavities in which the permanent magnets 17.
  • the rotor body 11 further comprises two lateral flanges 21, 23, arranged axially on either side of the rotor 5, which hold axially in position. position the permanent magnets 17, and hold the sheet metal pack 19. This maintenance in position is for example achieved by means of fixing elements axially passing through the rotor body 11.
  • the drive shaft 7 is disposed in the receiving housing 13 of the rotor 5.
  • the drive shaft 7 can be driven by the rotor 5.
  • the drive shaft 7 is positioned relative to the housing 37, for example. by means of bearings, in this example ball bearings 41 and 45 arranged at each end of the housing 37.
  • a shoulder of the drive shaft 7 is in axial abutment against the ball bearing 45 of the housing 37.
  • a seal lip 47 is disposed on the drive shaft 7, between the pinion 43 and the ball bearing 45.
  • the drive shaft 7 carries a pinion 43 at one of its ends.
  • the electric motor 1 drives the reduction member 55 and forms a transmission therewith. For this, the input of the reduction member 55 is meshed with the pinion 43 of the drive shaft 7 of the electric motor 1.
  • the reduction ratio of the speed of rotation of the reduction member 55 is such that the reduction ratio of the speed of rotation between the drive shaft 7 of the electric motor 1 and the output of the reduction member 55 is between 1/10 and 1/50, preferably between 1/15 and 1/30, more preferably between 1/19 and 1/26.
  • the freewheel member 9 is interposed between the rotor 5 and the drive shaft 7. As shown in Figures 2 and 3, the freewheel member 9 is radially disposed between the rotor 5 and the shaft d. drive 7, and is further arranged axially centered in the rotor body 11.
  • the ratio of the axial length of the freewheel member 9 to the axial length of the rotor body 11 is between 0.4 and 1.1, preferably between 0.5 and 1, and is in particular close to 0 , 5, or even equal to 0.5, as can be seen in particular in FIG. 2.
  • the rotor 5 also comprises a spacer 25, which in this example has a tubular shape.
  • the spacer 25 is integral with the rotor body 11. More precisely, the spacer 25 is mounted tightly in the rotor body 11, more precisely in the pack of sheets 19, the spacer 25 and the rotor body 11 having a negative play between them.
  • the spacer 25 is disposed radially between the rotor body 11 and the drive shaft 7, the freewheel member 9 being disposed between the spacer 25 and the drive shaft 7.
  • the wheel member freewheel 9 is mounted tightly in the spacer 25, the freewheel member 9 and the spacer 25 exhibiting negative play between them.
  • the spacer 25 is for example made of metal, preferably steel. As shown in Figures 2 and 3, the spacer 25 includes an internal shoulder 27.
  • the internal shoulder 27 delimits a first housing receiving the freewheel member 9, and forms an axial stop for the freewheel member 9.
  • the first housing delimited by the internal shoulder 27 also receives a first bearing 35, which is in this example a needle cage.
  • the first bearing 35 is radially disposed between the rotor 5 and the drive shaft 7, and is axially disposed in the rotor body 11, in other words in the receiving housing 13 of the rotor 5.
  • the first bearing 35 is mounted tight in the spacer 25, the first bearing 35 and the spacer 25 having a negative clearance between them.
  • the first bearing 35 is arranged between the spacer 25 and the drive shaft 7.
  • the freewheel member 9 thus forms an axial stop for the first bearing 35.
  • the spacer 25 extends outside the rotor body 11 by a widened part 29.
  • the widened part 29 of the spacer 25 defines a second housing, which accommodates a second bearing 31 and forms an axial stop for the second bearing. 31.
  • the second bearing 31 is in this example a ball bearing.
  • the second bearing 31 is thus arranged between the rotor 5 and the drive shaft 7.
  • the second bearing 31 is mounted tightly in the spacer 25, the second bearing 31 and the spacer 25 having a negative clearance between them.
  • the widened part 29 is opposite to the freewheel member 9 relative to the internal shoulder 27 of the spacer 25.
  • the rotor 5 When the electric motor 1 is powered, the rotor 5 is rotated around an axis of rotation A1. In this operating mode, the freewheel member 9 transmits the motor torque from the rotor 5 to the drive shaft 7. When the electric motor 1 is not supplied, the rotor 5 is decoupled from the shaft. drive 7, the freewheel member 9 then acting as a pivot connection between the drive shaft 7 and the rotor 5.
  • Figure 4 illustrates schematically by way of example a method of assembling the electric motor 1.
  • Such an assembly method comprises, for example, the following steps:
  • - 101 assemble the spacer 25 in the receiving housing 13 of the rotor 5, for example clamped in the rotor body 11, so that the widened part 29 of the spacer 25 is in axial abutment against the rotor body 11 ;
  • - 107 assemble in the housing 37, in particular with the stator 3, the assembly formed by the rotor body 11, the spacer 25, the freewheel member 9, the first bearing 35 and the second bearing 31; - 109: assemble the drive shaft 7 in the freewheel member 9, until a shoulder of the drive shaft is in axial abutment against the second bearing 31, and until that a shoulder of the drive shaft 7 is in axial abutment against the ball bearing 45.
  • FIG. 5 shows an example of an electric motor 1 ’according to a second embodiment.
  • This differs from the electric motor 1 of the first embodiment in that the internal shoulder 27 of the spacer 25 forms on one side an axial stop for the freewheel member 9 and on the other side a axial stop for the first bearing 35, which in this example is a needle cage.
  • the widened portion 29 is located on the same side as the freewheel member 9 relative to the inner shoulder 27 of the spacer 25, and the first bearing 35 is located on the same side as the pinion. 43 relative to the internal shoulder 27 of the spacer 25.
  • the freewheel member 9 is radially disposed between the rotor 5 and the drive shaft 7, but is disposed axially eccentric in the rotor body 11. .
  • a method of assembling such an electric motor 1 ′ comprises, for example, the following steps, illustrated in FIG. 4:
  • - 103 assemble the freewheel member 9 in the spacer 25, until the freewheel member 9 is in axial abutment against one side of the internal shoulder 27 of the spacer 25, oriented from the side of the enlarged part 29;
  • - 105 assemble the first bearing 35 in the spacer 25, until the first bearing 35 is in axial abutment against the other side of the internal shoulder 27 of the spacer 25, facing the side opposite to the enlarged part 29; and assembling the second bearing 31 in the housing delimited in the widened part 29 of the spacer 25, until the second bearing is in axial abutment in the housing delimited by the widened part 29;
  • - 107 assemble in the housing 37, in particular with the stator 3, the assembly formed by the rotor body 11, the spacer 25, the freewheel member 9, the first bearing 35 and the second bearing 31;
  • FIG. 6 shows an example of an electric motor 1 ”according to a third embodiment. This differs from the electric motor 1 of the first embodiment in that the first housing delimited by the internal shoulder 27 receives only the freewheel member 9, and thus does not receive a first bearing.
  • the spacer 25, via its enlarged part 29, does not receive a second bearing.
  • a shoulder of the drive shaft 7 is in axial abutment against the ball bearing 45 of the housing 37.
  • a method of assembling such an electric motor 1 "comprises, for example, the following steps, illustrated in Figure 4:
  • - 107 assemble in the housing 37, in particular with the stator 3, the assembly formed by the rotor body 11, the spacer 25 and the freewheel member 9;
  • FIG. 7 represents an example of an electric motor 1 ”'according to a fourth embodiment. This differs from the electric motor 1 of the first embodiment in that the first housing delimited by the internal shoulder 27 receives only the freewheel member 9, and thus does not receive first level.
  • the spacer 25, via its enlarged part 29, does not receive a second bearing.
  • a shoulder of the drive shaft 7 is in axial abutment against the ball bearing 45 of the housing 37.
  • the freewheel member 9 is radially disposed between the rotor 5 and the drive shaft 7, but is disposed axially eccentric in the rotor body 11.
  • the ratio of the axial length of the freewheel member 9 to the axial length of the rotor body 11 is between 0.75 and 1.1. A ratio close to 1, or even equal to 1, that is to say a member forming a free wheel
  • a method of assembling such an electric motor 1 "" comprises, for example, the following steps, illustrated in Figure 4:
  • - 107 assemble in the housing 37, in particular with the stator 3, the assembly formed by the rotor body 11, the spacer 25 and the freewheel member 9; - 109: assemble the drive shaft 7 in the freewheel member 9, until a shoulder of the drive shaft is in axial stop against the ball bearing 45.
  • crankset 61 pedal 63: chainring 65: rear wheel 67: chain
  • transmission assembly A1 axis of rotation

Abstract

L'invention concerne un moteur électrique (1), comprenant : - un stator (3), - un rotor (5) comprenant un corps de rotor (11) et un logement de réception (13), et - un arbre d'entraînement (7), l'arbre d'entraînement (7) étant disposé dans le logement de réception (13), ledit moteur électrique (1) comportant un organe formant roue libre (9), lequel est interposé entre le rotor (5) et l'arbre d'entraînement (7). L'invention concerne également un ensemble de transmission comprenant un tel moteur électrique (1). L'invention concerne en outre un engin électrique de mobilité comprenant un tel moteur électrique (1) et/ou un tel ensemble de transmission. L'invention concerne enfin un procédé d'assemblage d'un moteur électrique (1).

Description

Moteur électrique
L’invention concerne le domaine des moteurs électriques.
On connaît déjà dans l'état la technique, des moteurs électriques comportant un rotor solidaire d'un arbre d’entraînement et un stator qui entoure le rotor avec présence d'un entrefer. Le rotor comporte par exemple un corps formé par un empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté. Le rotor comporte des pôles formés par exemple par des aimants permanents logés dans des cavités ménagées dans la masse magnétique du rotor. Le stator comporte par exemple un corps constitué par un empilage de tôles minces formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue d'encoches ouvertes vers l'intérieur pour recevoir des enroulements de phase. Les enroulements de phase sont obtenus par exemple à partir d'un ou plusieurs fils électriquement conducteurs ou à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliées entre elles, par exemple par soudage.
De tels moteurs électriques sont souvent combinés à des dispositifs de transmission. De tels dispositifs de transmission sont ainsi disposés entre l’arbre d’entraînement du moteur électrique et un arbre de sortie. De tels dispositifs de transmission ont par exemple pour fonction de démultiplier la vitesse de rotation afin de multiplier le couple transmis. De tels dispositifs de transmission peuvent également remplir d’autres fonctions.
Par exemple, une telle fonction est de ne pas entraîner l’arbre d’entraînement du moteur électrique dans certaines situations, par exemple lorsque le moteur électrique n’est pas alimenté et que l’arbre d’entraînement est mené par le dispositif de transmission. Une telle fonction permet ainsi de limiter les pertes mécaniques, par exemple lorsqu’un ensemble d’un moteur électrique et d’un dispositif de transmission est monté sur un véhicule, comme par exemple une bicyclette à assistance électrique. Afin de limiter ces pertes mécaniques, le dispositif de transmission intègre un organe formant roue libre, lequel permet la transmission de couple entre deux éléments du dispositif de transmission lorsque l’arbre d’entraînement du moteur électrique est menant, et agit comme une liaison pivot entre deux éléments du dispositif de transmission lorsque l’arbre d’entraînement du moteur électrique est mené. Plus précisément, l’arbre d’entraînement est menant lorsque le moteur électrique est alimenté et est mené lorsque le moteur électrique n’est pas alimenté. Un tel organe formant roue libre est par exemple disposé sur un pignon du dispositif de transmission. La limitation des pertes mécaniques permet ainsi de faciliter le roulage lorsque le moteur électrique n’est pas alimenté, par exemple dans le cas d’une bicyclette à assistance électrique. Dans un tel cas, le moteur électrique n’est plus alimenté au-delà d’une vitesse de roulage, par exemple 25 km/h. Du fait de la limitation des pertes mécaniques, l’effort à fournir par le cycliste est alors moindre, puisqu’il n’a pas à entraîner le rotor du moteur électrique du fait de la présence d’un organe formant roue libre. En outre, lorsque le véhicule roule librement sans que le moteur électrique ne soit alimenté, par exemple en descente ou en plat, la limitation des pertes mécaniques permet de rouler plus longtemps sans avoir à alimenter le moteur électrique, par exemple un moteur d’assistance électrique, ce qui permet d’économiser de l’énergie électrique. L’énergie électrique est en effet souvent stockée sur le véhicule, lequel est par exemple un cycle électrique comme une bicyclette à assistance électrique, au moyen d’une ou plusieurs batteries.
Toutefois, la présence d’un tel organe formant roue libre dans un dispositif de transmission présente plusieurs inconvénients. Un tel organe formant roue libre impose des contraintes sur le dimensionnement des roulements et des pignons présents dans le dispositif de transmission. En outre, du fait de son positionnement dans le dispositif de transmission, l’organe formant roue libre doit être apte à transmettre des efforts importants. L’organe formant roue libre doit ainsi être dimensionné en conséquence, ce qui nuit à sa compacité. Par ailleurs, du fait des efforts important auxquels il est soumis, l’organe formant roue libre présente un risque de défaillance élevé.
L'invention a notamment pour but de limiter les efforts soumis à l’organe formant roue libre.
A cet effet, l’invention a pour objet un moteur électrique, comprenant :
- un stator, - un rotor délimitant un logement de réception, et
- un arbre d’entraînement, l’arbre d’entraînement étant disposé dans le logement de réception, ledit moteur électrique comportant un organe formant roue libre, lequel est interposé entre le rotor et l’arbre d’entraînement.
Ainsi, on dispose l’organe formant roue libre au plus proche du rotor afin de limiter les efforts appliqués à celui-ci. Plus l’effort subit par l’organe formant roue libre est faible, plus sa taille peut être réduite, ce qui permet d’optimiser son dimensionnement et sa compacité. Les contraintes mécaniques appliquées à l’organe formant roue libre étant moins fortes, l’organe formant roue libre présente par conséquent un risque de défaillance moins élevé. En outre, disposer l’organe formant roue libre entre le rotor et l’arbre d’entraînement permet en outre de bénéficier d’un encombrement amélioré, du fait qu’aucune contrainte de dimensionnement liée à la présence d’un organe formant roue libre n’est nécessaire pour dimensionner les éléments extérieurs au moteur électrique, par exemple les éléments d’un dispositif de transmission.
Par « organe formant roue libre », on comprend de préférence un organe permettant la transmission d'un couple entre deux éléments rotatifs autour d’un axe de rotation dans un sens de rotation, et permettant la rotation libre d’un élément rotatif par rapport à l’autre dans l'autre sens de rotation, en ce qu'elle ne transmet pas ou quasiment pas de couple dans cet autre sens de rotation. En outre, lorsque la rotation relative entre ces deux éléments rotatifs est dans l’autre sens de rotation, l’organe formant roue libre agit également comme une simple liaison pivot. Ainsi, une roue libre permet dans un ensemble de transmission comportant un moteur électrique de ne pas entraîner le rotor du moteur électrique de manière permanente quand cela n’est pas requis, et donc de limiter les pertes mécaniques de l’ensemble de transmission.
Suivant d’autres caractéristiques optionnelles du moteur électrique, prises seules ou en combinaison :
- Le stator comprend par exemple un corps de stator et un bobinage.
- Le rotor comprend de préférence un corps de rotor, celui-ci délimitant notamment le logement pour recevoir l’arbre d’entraînement. - Le rotor comprend par exemple une pluralité d’aimants permanents, lesquels sont logés dans des cavités ménagées dans le corps de rotor. Ainsi, la fabrication du moteur électrique est facilitée.
- Le corps de rotor comprend par exemple un empilage de feuilles de tôle maintenues ensemble sous forme d’un paquet.
- L’arbre d’entraînement porte un pignon. Ainsi, un tel moteur électrique peut être intégré plus facilement dans un ensemble de transmission.
- L’organe formant roue libre est radialement disposé entre le rotor et l’arbre d’entraînement, notamment entre le corps de rotor et l’arbre d’entraînement. Ainsi, l’encombrement radial de l’organe formant roue libre est diminué.
- L’organe formant roue libre est par exemple disposé axialement centré dans le corps de rotor. Ainsi, l’encombrement axial de l’organe formant roue libre est diminué.
- Le rapport de la longueur axiale de l’organe formant roue libre sur la longueur axiale du corps de rotor est par exemple compris entre 0,4 et 1 ,1 , de préférence entre 0,5 et 1 , voire égal à 0,5, plus préférentiellement voisin ou égal à 1. Ainsi, le dimensionnement de l’organe formant roue libre est optimisé. Lorsque le rapport de la longueur axiale de l’organe formant roue libre sur la longueur axiale du corps de rotor présente une valeur proche de 1 , on peut se passer d’utiliser un palier entre l’arbre et le rotor en complément de l’organe formant roue libre, tel une cage à aiguilles et l’assemblage est ainsi simplifié.
- Le rotor comprend par exemple une entretoise, de préférence de forme tubulaire, l’entretoise étant solidaire du corps de rotor et étant disposée radialement entre le corps de rotor et l’arbre d’entraînement, l’organe formant roue libre étant disposé entre l’entretoise et l’arbre d’entraînement. Ainsi, l’entretoise permet de remplir une fonction d’adaptateur, ce qui permet d’assembler des composants standards par l’intermédiaire de l’entretoise, même si les dimensions de ces composants standards ne correspondent pas pour permettre leur assemblage directement entre eux. De tels composants standards peuvent par exemple être choisis parmi un corps de rotor, un organe formant roue libre, un palier. En outre, l’entretoise permet d’améliorer la surface radiale sur laquelle l’organe formant roue libre est positionné, ce qui améliore la transmission des efforts entre le rotor et l’organe formant roue libre, et augmente ainsi la durée de vie de l’organe formant roue libre.
- L’entretoise peut être montée serrée dans le corps de rotor, l’entretoise et le corps de rotor présentant par exemple un jeu négatif entre eux. Ainsi, l’entretoise est solidarisée au corps de rotor de manière particulièrement simple, et la transmission des efforts entre le rotor et l’organe formant roue libre est améliorée.
- L’entretoise est par exemple en métal, de préférence en acier. Ainsi, l’entretoise est robuste et économique.
- L’organe formant roue libre peut être monté serré dans l’entretoise, l’organe formant roue libre et l’entretoise présentant par exemple un jeu négatif entre eux. Ainsi, l’assemblage du moteur électrique est facilité, l’organe formant roue libre étant maintenu après montage dans l’entretoise, du fait du jeu négatif entre eux.
- L’entretoise comprend par exemple un épaulement interne, l’épaulement interne pouvant former une butée axiale pour l’organe formant roue libre. Ainsi, le positionnement de l’organe formant roue libre dans l’entretoise est amélioré, du fait que l’organe formant roue libre est inséré dans l’entretoise jusqu’à atteindre la butée axiale formée par l’épaulement interne.
- L’épaulement interne peut être unique.
- Au moins un palier peut être disposé entre le rotor et l’arbre d’entraînement, en particulier entre l'entretoise et l'arbre d’entraînement, notamment une cage à aiguilles ou un roulement à billes. L’utilisation d’au moins un palier permet d’absorber une partie des efforts radiaux entre le rotor et l’arbre d’entraînement, et diminue par conséquent les efforts à supporter par l’organe formant roue libre. - Au moins un palier peut être radialement disposé entre le rotor et l’arbre d’entraînement. Ainsi, l’encombrement radial de l’au moins un palier est diminué.
- Au moins un palier peut être axialement disposé dans le corps du rotor. Ainsi, l’encombrement radial de l’au moins un palier est diminué.
- Au moins un palier est par exemple une cage à aiguilles. L’utilisation d’une cage à aiguilles permet d’assurer une répartition homogène des efforts sur la longueur de l'arbre d’entraînement. - Au moins un palier est par exemple un roulement à billes. Ainsi, on dispose d’un moyen simple et économique d’absorber des efforts axiaux et radiaux entre le rotor et l’arbre d’entraînement.
- L’épaulement interne peut délimiter un premier logement pour recevoir l’organe formant roue libre.
- Le premier logement délimité par l’épaulement interne peut être configuré pour recevoir un premier palier.
- L’entretoise peut délimiter un second logement configuré pour recevoir au moins un second palier, de préférence un roulement à billes.
-Au moins un palier peut être disposé entre l’entretoise et l’arbre d’entraînement. L’utilisation d’au moins un palier permet d’absorber une partie des efforts entre l’entretoise et l’arbre d’entraînement, et diminue par conséquent les efforts à supporter par l’organe formant roue libre.
- L’épaulement interne de l’entretoise peut former d’un côté une butée axiale pour l’organe formant roue libre et de l’autre côté une butée axiale pour un palier, de préférence une cage à aiguilles.
- Un palier est par exemple disposé entre l’entretoise et l’arbre d’entraînement et peut être une cage à aiguilles. L’utilisation d’une cage à aiguilles permet d’assurer une répartition homogène des efforts sur la longueur de l'arbre d’entraînement.
- Au moins un palier est par exemple monté serré dans l’entretoise, ledit au moins un palier et l’entretoise présentant par exemple un jeu négatif entre eux. Ainsi, l’assemblage du moteur électrique est facilité, au moins un palier étant maintenu après montage dans l’entretoise, du fait du jeu négatif entre eux.
- L’entretoise peut se prolonger à l'extérieur du corps de rotor par une partie élargie, la partie élargie étant de préférence configurée pour loger au moins un palier. Ainsi, le positionnement d’un palier dans l’entretoise est amélioré, du fait que le palier est inséré dans l’entretoise jusqu’à atteindre la butée axiale formée dans le logement.
- La partie élargie peut délimiter un logement formant butée axiale pour un palier.
- La partie élargie peut délimiter le second logement configuré pour recevoir ledit au moins un second palier. - L’organe formant roue libre peut former une butée axiale pour un palier, de préférence pour une cage à aiguilles. Ainsi, le maintien en position du palier est amélioré. De préférence, l’utilisation d’une cage à aiguilles permet d’assurer une répartition homogène des efforts sur la longueur de l'arbre d’entraînement.
Par « palier », on comprend de préférence un élément configuré pour absorber des efforts radiaux entre deux éléments pivotant au moins par moments l’un par rapport à l’autre. Le terme « palier » est ici interprété de manière large et peut par exemple désigner un palier lisse, un roulement comme par exemple un roulement à billes, une cage à aiguilles.
Par « axial », on comprend de préférence selon une direction axiale parallèlement à l’axe de rotation du rotor.
Par « radial », on comprend de préférence selon une direction radiale perpendiculaire à l’axe de rotation du rotor.
L’invention a également pour objet un ensemble de transmission comportant un organe réducteur comprenant une entrée et une sortie, l’ensemble de transmission comportant un moteur électrique du type susmentionné, l’entrée de l’organe réducteur interagissant avec l’arbre d’entraînement du moteur électrique.
Ainsi, la compacité et la résistance mécanique d'un tel ensemble de transmission est améliorée.
Par « interagissant », on comprend de préférence que l’entrée de l’organe réducteur coopère avec l’arbre d’entraînement du moteur électrique pour alternativement, soit être entraînée par l’arbre d’entraînement du moteur électrique, notamment lorsque celui-ci est alimenté en énergie électrique, soit entraîner l’arbre d’entraînement du moteur électrique, notamment lorsque celui- ci n’est pas alimenté en énergie électrique.
Suivant d’autres caractéristiques optionnelles de l’ensemble de transmission, prises seules ou en combinaison :
- L’ensemble de transmission comprend par exemple une boîte de vitesses disposée entre une sortie de l’organe réducteur et un arbre de sortie.
- L’entrée de l’organe réducteur est engrenée avec un pignon de l’arbre d’entraînement du moteur électrique. Ainsi, la transmission des efforts entre le moteur électrique et l’organe réducteur est réalisée de manière particulièrement simple.
- Le rapport de réduction de la vitesse de rotation de l’organe réducteur peut être tel que le rapport de réduction de la vitesse de rotation entre l’arbre d’entraînement du moteur électrique et la sortie de l’organe réducteur est compris entre 1/10 et 1/50, de préférence compris entre 1/15 et 1/30, plus préférentiellement entre 1/19 et 1/26. Ainsi, un tel rapport ée réduction est optimal pour une utilisation à bord d’un engin électrique de mobilité, de préférence un cycle électrique, préférentiellement une bicyclette à assistance électrique. L’invention a en outre pour objet un engin électrique de mobilité, de préférence un cycle électrique, plus préférentiellement une bicyclette à assistance électrique, comprenant un moteur électrique du type susmentionné et/ou un ensemble de transmission du type susmentionné.
Par engin électrique de mobilité on entend tout dispositif ou véhicule électrique destiné au transport de passager ou de matériel, y compris engin utilitaire, de chantier ou agricole.
L’invention a enfin pour objet un procédé d’assemblage d’un moteur électrique du type susmentionné, comprenant les étapes suivantes :
- assembler l’entretoise dans le logement de réception du rotor, de manière que la partie élargie de l’entretoise soit en butée axiale contre le corps de rotor ;
- assembler l’organe formant roue libre dans l’entretoise, jusqu’à ce que l’organe formant roue libre soit en butée axiale contre l’épaulement interne de l’entretoise ;
- assembler l’arbre d’entraînement dans l’organe formant roue libre.
Suivant d’autres caractéristiques optionnelles du procédé d’assemblage, prises seules ou en combinaison :
- Les étapes peuvent être interverties ou réalisées dans un autre ordre.
- Le procédé comprend par exemple l’étape suivante : assembler au moins un palier serré dans l’entretoise, jusqu’à ce que au moins un palier soit en butée axiale contre l’organe formant roue libre et/ou contre l’épaulement interne de l’entretoise et/ou dans un logement délimité dans une partie élargie de l’entretoise. - Le procédé comprend par exemple l’étape suivante : assembler, avec le stator, l’ensemble formé par le corps de rotor, l’entretoise, l’organe formant roue libre, et le cas échéant au moins un palier.
Brève description des figures
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique de dessus d’une partie d’une bicyclette à assistance électrique comprenant un moteur électrique selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 2 est une vue schématique en section d’un moteur électrique selon le premier mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 3 est une vue schématique en perspective en coupe d’une partie du moteur électrique selon le premier mode de réalisation ;
- la figure 3 est une vue schématique en section d’un détail du moteur électrique selon le premier mode de réalisation ;
- la figure 4 est une illustration d’un procédé d’assemblage d’un moteur électrique selon le premier mode de réalisation ;
- la figure 5 est une vue schématique en section d’une partie d’un moteur électrique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 6 est une vue schématique en section d’un moteur électrique selon un troisième mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 7 est une vue schématique en section d’un moteur électrique selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.
Description détaillée
On va maintenant décrire un exemple d'un mode de réalisation en référence aux figures. Sur toutes les figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations.
La figure 1 représente très schématiquement à titre d’exemple une bicyclette à assistance électrique 53 dotée d’un ensemble de transmission 71. L’ensemble de transmission 71 comprend un moteur électrique 1 qui sera détaillé plus loin en référence aux autres figures. L’ensemble de transmission 71 comprend également un organe réducteur 55 et une boîte de vitesses 57. L’organe réducteur 55 comprend une entrée interagissant avec un arbre d’entraînement du moteur électrique 1 , et une sortie d’organe réducteur. La boîte de vitesses 57 comprend une entrée interagissant avec la sortie de l’organe réducteur 55, et une sortie de boîte de vitesses. Ainsi, le moteur électrique 1 peut entraîner l’organe réducteur 55 et peut former une transmission avec celui-ci. La bicyclette à assistance électrique 53 comporte également un pédalier 59 doté de deux pédales 61 et d’un plateau 63 sous forme de pignon, lequel entraîne une roue arrière 65 de la bicyclette à assistance électrique 53 par l’intermédiaire d’une chaîne 67 et d’un pignon 69 disposé sur la roue arrière. L’arbre de sortie de l’ensemble de transmission 71 , ici la sortie de la boîte de vitesses 57, est relié au pédalier, et forme par exemple l’axe du pédalier 59. Ainsi, lorsque le moteur électrique 1 est alimenté en énergie électrique, il entraîne indirectement le pédalier 59, par le biais de la sortie de la boîte de vitesses 57, et par conséquent entraîne la roue arrière 65.
Dans une variante non illustrée d’engin électrique de mobilité, la sortie de l’organe réducteur 55 est relié directement à la sortie de la boîte de vitesses 57. On comprend donc que le moteur électrique 1 tel que susmentionné est par exemple disposé sur un engin électrique de mobilité, de préférence une bicyclette à assistance électrique 53, mais il peut également être monté dans d’autres véhicules à assistance électrique, notamment ceux qui requièrent en sus de l’entraînement électrique un entraînement humain, notamment via un pédalier. La figure 2 représente un exemple de moteur électrique 1 selon un premier mode de réalisation.
Le moteur électrique 1 comprend un stator 3, un rotor 5, un arbre d’entraînement 7, et un organe formant roue libre 9. Afin de positionner relativement entre eux et de protéger les organes du moteur électrique 1 , le moteur électrique 1 comporte un carter 37.
Le stator 3 est supporté par le carter 37, le stator 3 étant ainsi solidaire du carter 37. Le stator 3 comporte par exemple un corps de stator et un bobinage d’excitation électromagnétique.
Dans l’exemple illustré, le rotor 5 est disposé au sein du stator 3. Comme représenté sur les figures 2 et 3, le rotor 5 comporte un corps de rotor 11 , et délimite un logement de réception 13. Le corps de rotor 11 comprend un empilage de feuilles de tôle maintenues ensemble sous forme d’un paquet de tôles 19. Le rotor 5 comprend une pluralité d’aimants permanents 17, lesquels sont logés dans des cavités ménagées dans le corps de rotor 11 . Ainsi, le paquet de tôles 19 comprend des cavités dans lesquelles sont disposés les aimants permanents 17. Le corps de rotor 11 comporte en outre deux flasques latéraux 21 , 23, disposés axialement de part et d’autre du rotor 5, lesquels maintiennent axialement en position les aimants permanents 17, et maintiennent le paquet de tôles 19. Ce maintien en position est par exemple réalisé par le biais d’éléments de fixation traversant axialement le corps de rotor 11 .
L’arbre d’entraînement 7 est disposé dans le logement de réception 13 du rotor 5. L’arbre d’entraînement 7 peut être entraîné par le rotor 5. L’arbre d’entraînement 7 est positionné relativement au carter 37, par exemple au moyen de paliers, dans cet exemple des roulements à billes 41 et 45 disposés à chaque extrémité du carter 37. Un épaulement de l’arbre d’entraînement 7 est en butée axiale contre le roulement à billes 45 du carter 37. Un joint à lèvre 47 est disposé sur l’arbre d’entraînement 7, entre le pignon 43 et le roulement à billes 45. L’arbre d’entraînement 7 porte un pignon 43 à l’une de ses extrémités. Comme représenté sur la figure 1 , le moteur électrique 1 entraîne l’organe réducteur 55 et forme une transmission avec celui-ci. Pour cela, l’entrée de l’organe réducteur 55 est engrenée avec le pignon 43 de l’arbre d’entraînement 7 du moteur électrique 1. Le rapport de réduction de la vitesse de rotation de l’organe réducteur 55 est tel que le rapport de réduction de la vitesse de rotation entre l’arbre d’entraînement 7 du moteur électrique 1 et la sortie de l’organe réducteur 55 est compris entre 1/10 et 1/50, de préférence compris entre 1/15 et 1/30, plus préférentiellement entre 1/19 et 1/26.
L’organe formant roue libre 9 est interposé entre le rotor 5 et l’arbre d’entraînement 7. Comme représenté sur les figures 2 et 3, l’organe formant roue libre 9 est radialement disposé entre le rotor 5 et l’arbre d’entraînement 7, et est en outre disposé axialement centré dans le corps de rotor 11 . Le rapport de la longueur axiale de l’organe formant roue libre 9 sur la longueur axiale du corps de rotor 11 est compris entre 0,4 et 1 ,1 , de préférence entre 0,5 et 1 , et est en particulier proche de 0,5, voire égal à 0,5 comme cela est notamment visible sur la figure 2.
Le rotor 5 comprend également une entretoise 25, laquelle présente dans cet exemple une forme tubulaire. L’entretoise 25 est solidaire du corps de rotor 11. Plus précisément, l’entretoise 25 est montée serrée dans le corps de rotor 11 , plus précisément dans le paquet de tôles 19, l’entretoise 25 et le corps de rotor 11 présentant un jeu négatif entre eux. L’entretoise 25 est disposée radialement entre le corps de rotor 11 et l’arbre d’entraînement 7, l’organe formant roue libre 9 étant disposé entre l’entretoise 25 et l’arbre d’entraînement 7. L’organe formant roue libre 9 est monté serré dans l’entretoise 25, l’organe formant roue libre 9 et l’entretoise 25 présentant un jeu négatif entre eux. L’entretoise 25 est par exemple en métal, de préférence en acier. Comme représenté sur les figures 2 et 3, l’entretoise 25 comprend un épaulement interne 27.
L’épaulement interne 27 délimite un premier logement recevant l’organe formant roue libre 9, et forme une butée axiale pour l’organe formant roue libre 9. Le premier logement délimité par l’épaulement interne 27 reçoit également un premier palier 35, lequel est dans cet exemple une cage à aiguilles.
Le premier palier 35 est radialement disposé entre le rotor 5 et l’arbre d’entraînement 7, et est axialement disposé dans le corps de rotor 11 , en d’autres termes dans le logement de réception 13 du rotor 5. Le premier palier 35 est monté serré dans l’entretoise 25, le premier palier 35 et l’entretoise 25 présentant un jeu négatif entre eux. Ainsi, le premier palier 35 est disposé entre l’entretoise 25 et l’arbre d’entraînement 7. L’organe formant roue libre 9 forme ainsi une butée axiale pour le premier palier 35. L’entretoise 25 se prolonge à l'extérieur du corps de rotor 11 par une partie élargie 29. La partie élargie 29 de l’entretoise 25 délimite un second logement, lequel loge un second palier 31 et forme une butée axiale pour le second palier 31. Le second palier 31 est dans cet exemple un roulement à billes. Le second palier 31 est ainsi disposé entre le rotor 5 et l’arbre d’entraînement 7. Le second palier 31 est monté serré dans l’entretoise 25, le second palier 31 et l’entretoise 25 présentant un jeu négatif entre eux. Dans cet exemple, la partie élargie 29 est opposée à l’organe formant roue libre 9 relativement à l’épaulement interne 27 de l’entretoise 25.
Lorsque le moteur électrique 1 est alimenté, le rotor 5 est entraîné en rotation autour d’un axe de rotation A1. Dans ce mode de fonctionnement, l’organe formant roue libre 9 transmet le couple moteur issu du rotor 5 à l’arbre d’entraînement 7. Lorsque le moteur électrique 1 n’est pas alimenté, le rotor 5 est découplé de l’arbre d’entraînement 7, l’organe formant roue libre 9 agissant alors comme une liaison pivot entre l’arbre d’entraînement 7 et le rotor 5.
La figure 4 illustre schématiquement à titre d’exemple un procédé d’assemblage du moteur électrique 1. Un tel procédé d’assemblage comporte par exemple les étapes suivantes :
- 101 : assembler l’entretoise 25 dans le logement de réception 13 du rotor 5, par exemple serrée dans le corps de rotor 11 , de manière que la partie élargie 29 de l’entretoise 25 soit en butée axiale contre le corps de rotor 11 ;
- 103 : assembler l’organe formant roue libre 9 dans l’entretoise 25, jusqu’à ce que l’organe formant roue libre 9 soit en butée axiale contre l’épaulement interne 27 de l’entretoise 25 ;
- 105 : assembler le premier palier 35 dans l’entretoise 25, jusqu’à ce que le premier palier 35 soit en butée axiale contre l’organe formant roue libre 9 ; et assembler le second palier 31 dans le logement délimité dans la partie élargie 29 de l’entretoise 25, jusqu’à ce que le second palier soit en butée axiale dans le logement délimité par la partie élargie 29 ;
- 107 : assembler dans le carter 37, notamment avec le stator 3, l’ensemble formé par le corps de rotor 11 , l’entretoise 25, l’organe formant roue libre 9, le premier palier 35 et le second palier 31 ; - 109 : assembler l’arbre d’entraînement 7 dans l’organe formant roue libre 9, jusqu’à ce qu’un épaulement de l’arbre d’entraînement soit en butée axiale contre le second palier 31 , et jusqu’à ce qu’un épaulement de l’arbre d’entraînement 7 soit en butée axiale contre le roulement à billes 45.
On note que certaines étapes peuvent être réalisées dans un ordre différent.
La figure 5 représente un exemple de moteur électrique 1’ selon un deuxième mode de réalisation. Celui-ci se distingue du moteur électrique 1 du premier mode de réalisation en ce que l’épaulement interne 27 de l’entretoise 25 forme d’un côté une butée axiale pour l’organe formant roue libre 9 et de l’autre côté une butée axiale pour le premier palier 35, lequel est dans cet exemple une cage à aiguilles. En outre, dans cet exemple, la partie élargie 29 est située du même côté que l’organe formant roue libre 9 relativement à l’épaulement interne 27 de l’entretoise 25, et le premier palier 35 est situé du même côté que le pignon 43 relativement à l’épaulement interne 27 de l’entretoise 25. Enfin, l’organe formant roue libre 9 est radialement disposé entre le rotor 5 et l’arbre d’entraînement 7, mais est disposé axialement excentré dans le corps de rotor 11.
Un procédé d’assemblage d’un tel moteur électrique 1 ’ comporte par exemple les étapes suivantes, illustrées sur la figure 4 :
- 101 : assembler l’entretoise 25 dans le logement de réception du rotor 5, par exemple serrée dans le corps de rotor 11 , de manière que la partie élargie 29 de l’entretoise 25 soit en butée axiale contre le corps de rotor 11 ;
- 103 : assembler l’organe formant roue libre 9 dans l’entretoise 25, jusqu’à ce que l’organe formant roue libre 9 soit en butée axiale contre un côté de l’épaulement interne 27 de l’entretoise 25, orienté du côté de la partie élargie 29 ; - 105 : assembler le premier palier 35 dans l’entretoise 25, jusqu’à ce que le premier palier 35 soit en butée axiale contre l’autre côté de l’épaulement interne 27 de l’entretoise 25, orienté du côté opposé à la partie élargie 29 ; et assembler le second palier 31 dans le logement délimité dans la partie élargie 29 de l’entretoise 25, jusqu’à ce que le second palier soit en butée axiale dans le logement délimité par la partie élargie 29 ; - 107 : assembler dans le carter 37, notamment avec le stator 3, l’ensemble formé par le corps de rotor 11 , l’entretoise 25, l’organe formant roue libre 9, le premier palier 35 et le second palier 31 ;
- 109 : assembler l’arbre d’entraînement 7 dans l’organe formant roue libre 9, jusqu’à ce qu’un épaulement de l’arbre d’entraînement 7 soit en butée axiale contre le second palier 31 , et jusqu’à ce qu’un épaulement de l’arbre d’entraînement 7 soit en butée axiale contre le roulement à billes 45.
La figure 6 représente un exemple de moteur électrique 1” selon un troisième mode de réalisation. Celui-ci se distingue du moteur électrique 1 du premier mode de réalisation en ce que le premier logement délimité par l’épaulement interne 27 reçoit uniquement l’organe formant roue libre 9, et ne reçoit ainsi pas de premier palier. L’entretoise 25, via sa partie élargie 29, ne reçoit pas de second palier. Un épaulement de l’arbre d’entraînement 7 est en butée axiale contre le roulement à billes 45 du carter 37.
Un procédé d’assemblage d’un tel moteur électrique 1” comporte par exemple les étapes suivantes, illustrées sur la figure 4 :
- 101 : assembler l’entretoise 25 dans le logement de réception du rotor 5, par exemple serrée dans le corps de rotor 11 , de manière que la partie élargie 29 de l’entretoise 25 soit en butée axiale contre le corps de rotor 11 ;
- 103 : assembler l’organe formant roue libre 9 dans l’entretoise 25, jusqu’à ce que l’organe formant roue libre 9 soit en butée axiale contre un côté de l’épaulement interne 27 de l’entretoise 25, orienté du côté opposé à la partie élargie 29 ;
- 107 : assembler dans le carter 37, notamment avec le stator 3, l’ensemble formé par le corps de rotor 11 , l’entretoise 25 et l’organe formant roue libre 9 ;
- 109 : assembler l’arbre d’entraînement 7 dans l’organe formant roue libre 9, jusqu’à ce qu’un épaulement de l’arbre d’entraînement soit en butée axiale contre le roulement à billes 45.
La figure 7 représente un exemple de moteur électrique 1”’ selon un quatrième mode de réalisation. Celui-ci se distingue du moteur électrique 1 du premier mode de réalisation en ce que le premier logement délimité par l’épaulement interne 27 reçoit uniquement l’organe formant roue libre 9, et ne reçoit ainsi pas de premier palier. L’entretoise 25, via sa partie élargie 29, ne reçoit pas de second palier. Un épaulement de l’arbre d’entraînement 7 est en butée axiale contre le roulement à billes 45 du carter 37. L’organe formant roue libre 9 est radialement disposé entre le rotor 5 et l’arbre d’entraînement 7, mais est disposé axialement excentré dans le corps de rotor 11. Enfin, dans cet exemple, le rapport de la longueur axiale de l’organe formant roue libre 9 sur la longueur axiale du corps de rotor 11 est compris entre 0.75 et 1.1. Un rapport voisin de 1 , voire égal à 1 , c’est-à-dire un l’organe formant roue libre
Un procédé d’assemblage d’un tel moteur électrique 1”’ comporte par exemple les étapes suivantes, illustrées sur la figure 4 :
- 101 : assembler l’entretoise 25 dans le logement de réception du rotor 5, par exemple serrée dans le corps de rotor 11 , de manière que la partie élargie 29 de l’entretoise 25 soit en butée axiale contre le corps de rotor 11 ;
- 103 : assembler l’organe formant roue libre 9 dans l’entretoise 25, jusqu’à ce que l’organe formant roue libre 9 soit en butée axiale contre un côté de l’épaulement interne 27 de l’entretoise 25, orienté du côté opposé à la partie élargie 29 ;
- 107 : assembler dans le carter 37, notamment avec le stator 3, l’ensemble formé par le corps de rotor 11 , l’entretoise 25 et l’organe formant roue libre 9 ; - 109 : assembler l’arbre d’entraînement 7 dans l’organe formant roue libre 9, jusqu’à ce qu’un épaulement de l’arbre d’entraînement soit en butée axiale contre le roulement à billes 45.
Liste de références
I : moteur électrique 3 : stator
5 : rotor
7 : arbre d’entraînement 9 : organe formant roue libre
I I : corps de rotor 13 : logement de réception
17 : aimant permanent 19 : paquet 21 : flasque latéral 23 : flasque latéral 25 : entretoise 27 : épaulement interne 29 : partie élargie
31 : second palier 35 : premier palier 37 : carter
41 : roulement à billes 43 : pignon
45 : roulement à billes 47 : joint à lèvre
53 : bicyclette à assistance électrique 55 : organe réducteur 57 : boîte de vitesses
59 : pédalier 61 : pédale 63 : plateau 65 : roue arrière 67 : chaîne
69 : pignon
71 : ensemble de transmission A1 : axe de rotation

Claims

Revendications
1. Moteur électrique (1 , 1’, 1”, 1’”), comprenant :
- un stator (3),
- un rotor (5) délimitant un logement de réception (13), et
- un arbre d’entraînement (7), l’arbre d’entraînement (7) étant disposé dans le logement de réception (13), ledit moteur électrique (1 , 1 ’, 1 ”, 1 ’”) comportant un organe formant roue libre (9), lequel est interposé entre le rotor (5) et l’arbre d’entraînement (7) le rotor (5) comprenant une entretoise (25), de préférence de forme tubulaire, l’entretoise (25) étant solidaire du corps de rotor (11 ) et étant disposée radialement entre le corps de rotor (11 ) et l’arbre d’entraînement (7), l’organe formant roue libre (9) étant disposé entre l’entretoise (25) et l’arbre d’entraînement (7) au moins un palier (31 , 35) étant disposé entre l’entretoise (25) et l’arbre d’entraînement (7).
2. Moteur électrique (1 , 1”) selon la revendication précédente, dans lequel l’organe formant roue libre (9) est disposé axialement centré dans le corps de rotor.
3. Moteur électrique (1 , 1’, 1”, 1”’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rapport de la longueur axiale de l’organe formant roue libre (9) sur la longueur axiale du corps de rotor (11 ) est compris entre 0,4 et 1 ,1 , de préférence entre 0,5 et 1 , et est plus préférentiellement égal à 0,5.
4. Moteur électrique (1 , 1’, 1”, 1”’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’organe formant roue libre (9) est monté serré dans l’entretoise (25), l’organe formant roue libre (9) et l’entretoise (25) présentant un jeu négatif entre eux.
5. Moteur électrique (1 , 1’, 1”, 1”’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’entretoise (25) comprend un épaulement interne (27), l’épaulement interne (27) formant une butée axiale pour l’organe formant roue libre (9).
6. Moteur électrique (1, 1’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un palier (31, 35) est disposé entre le rotor (5) et l’arbre d’entraînement (7), notamment une cage à aiguilles (35) ou un roulement à billes (31).
7. Moteur électrique (1, 1’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un palier (31, 35) disposé entre l’entretoise (25) et l’arbre d’entraînement (7) est une cage à aiguilles (35).
8. Moteur électrique (1, 1’, 1”, 1”’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’entretoise (25) se prolonge à l'extérieur du corps de rotor (11) par une partie élargie (29), la partie élargie (29) étant de préférence configurée pour loger au moins un palier (31).
9. Ensemble de transmission (71) comportant un organe réducteur (55) comprenant une entrée et une sortie, caractérisé en ce qu’il comporte un moteur électrique (1, 1’, 1”, 1”’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’entrée de l’organe réducteur (55) interagissant avec l’arbre d’entraînement (7) du moteur électrique (1, 1’, 1”, 1”’).
10. Ensemble de transmission (71) selon la revendication précédente, dans lequel le rapport de réduction de la vitesse de rotation de l’organe réducteur (55) est tel que le rapport de réduction de la vitesse de rotation entre l’arbre d’entraînement (7) du moteur électrique (1, 1’, 1”, 1”’) et la sortie de l’organe réducteur (55) est compris entre 1/10 et 1/50, de préférence compris entre 1/15 et 1/30, plus préférentiellement entre 1/19 et 1/26.
11. Engin électrique de mobilité (53), de préférence bicyclette à assistance électrique, comprenant un moteur électrique (1, 1’, 1”, 1”’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 et/ou un ensemble de transmission (71) selon la revendication 9 ou 10.
12. Procédé d’assemblage d’un moteur électrique (1, 1’, 1”, 1”’) selon la revendication 8, comprenant les étapes suivantes :
- assembler l’entretoise (25) dans le logement de réception (13) du rotor (5) de manière que la partie élargie (29) de l’entretoise (25) soit en butée axiale contre le corps de rotor (11) ;
- assembler l’organe formant roue libre (9) dans l’entretoise (25), jusqu’à ce que l’organe formant roue libre (9) soit en butée axiale contre l’épaulement interne (27) de l’entretoise (25) ;
- assembler l’arbre d’entraînement (7) dans l’organe formant roue libre (9).
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