WO2022069500A1 - Axial-flux inductor for a rotary electrical machine providing traction - Google Patents

Axial-flux inductor for a rotary electrical machine providing traction Download PDF

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WO2022069500A1
WO2022069500A1 PCT/EP2021/076713 EP2021076713W WO2022069500A1 WO 2022069500 A1 WO2022069500 A1 WO 2022069500A1 EP 2021076713 W EP2021076713 W EP 2021076713W WO 2022069500 A1 WO2022069500 A1 WO 2022069500A1
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WO
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studs
inductor
annular disc
field winding
radially
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/076713
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French (fr)
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Nicolas Labbe
Dominique Giraud
Denis Netter
Geoffrey DEVORNIQUE
Julien FONTCHASTAGNER
Noureddine TAKORABET
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to an axial flux inductor of a rotary electric traction machine for a motor vehicle.
  • the invention finds a particularly advantageous application for the propulsion of low-power electric vehicles, in particular between 4kW and 5kW.
  • the invention can thus advantageously be implemented in particular with low-power four-wheeled electric vehicles (“microcars”), two-wheeled vehicles of the motorcycle type, or heavy quadricycles.
  • microcars low-power four-wheeled electric vehicles
  • two-wheeled vehicles of the motorcycle type or heavy quadricycles.
  • Motor control essentially consists of a power adjustment on the armature (usual mode of speed control of a brushed DC motor) supplemented by a continuous flux variation on the inductor. Since such a control is smooth, the grip is often considered disconcerting, even unpleasant, by drivers who enjoy dynamic driving.
  • the inductor can be of the homopolar type with claws as illustrated in FIG. 1.
  • the inductor 11 described here comprises a single inductor winding 12 whatever the number of poles p of the inductor.
  • the claws, forming the different p poles of the inductor are divided into two groups of different polarities, a first group and a second group. The two groups are alternated circumferentially.
  • the inductor 11 of Figure 1 comprises an annular disc 13 from which the claws extend.
  • Each claw of the first group also called first claw 14, has a first axial base 15 which extends from an inner periphery of the disc and a first claw beak extending radially outwards.
  • Each claw of the second group also called second claw 18, has a second axial base 19 which extends from an outer periphery of the disc and a second claw beak 20 extending radially inwards.
  • the field winding 12 is mounted axially between the disc 13 and the jaws of claws 15, 20 and radially between the first bases 15 and the second bases 19.
  • the claws are polarized under the effect of the current flowing in the field winding 12 so as to form the p poles of the inductor.
  • the invention aims in particular to effectively remedy the aforementioned drawbacks by proposing a homopolar inductor with axial flux and with p poles for an electrical machine rotating around an axis of rotation, in particular of traction, characterized in that it comprises:
  • the manufacture and assembly of the inductor are simplified and less expensive compared to the illustrated prior art.
  • the assembly consisting of the annular disc and studs does not have any undercut area which made it more complex to manufacture, with in particular a need for machining.
  • the inductor has substantially identical performance compared to the inductor of Figure 1 in the same axial and radial dimensions which makes the inductor a very good cost/performance compromise.
  • the field winding faces the annular disc axially in one of the two axial directions and does not have any metallic retainer in the other of the two axial directions.
  • the clamps form the poles of the inductor when the inductor winding is energized.
  • Each pole includes a single and unique spike.
  • the clamps form the poles of the inductor when the inductor winding is supplied with a direct current.
  • This direct current does not change sign and serves mainly to fix the flux level. Note that the field winding is not a polyphase current.
  • the inductor comprises a single field winding.
  • the inductor may comprise several field windings. It is by no means necessary to have as many windings as phases in the electrical machine.
  • all the studs are trapezoidal in shape.
  • Each stud has a cylindrical radially outer surface.
  • Each stud has a cylindrical radially inner surface.
  • the studs do not protrude radially from the annular disc.
  • the studs have an axial height lower than a maximum axial height of the field winding.
  • At least one of the studs may have an insert receiving a magnet.
  • the magnet makes it possible to increase the intensity of the field of the inductor.
  • the insert may be blind, in particular in the radial direction, in particular in the axial direction, in particular in the axial direction.
  • all the cleats have a magnet.
  • the inductor has a number p of studs of between 2 and 16, in particular between 4 and 8.
  • the inductor has a pole pitch equal to 2*n7p, expressed in radians.
  • the annular disc has an outer radius.
  • the value of the outer radius Rext can be between 10 cm and 40 cm, preferably between 10 cm and 20 cm, in particular 15 cm.
  • the annular disc has an inner radius.
  • the value of the inner radius Ri nt can be between 0.25*Rext and 0.75*Rext, in particular between 0.40*Rext and 0.60*Rext, for example 0.5*Rext.
  • the annular disc and the studs have an axial inductor dimension, the value of which Lz can be between 2cm and 10cm, in particular between 3cm and 5cm, for example 3.6cm.
  • the annular disc has an axial thickness.
  • the value of the axial thickness of the annular disc ez1 can be between 0.25*Lz and 0.4*Lz.
  • each stud has an axial dimension.
  • This axial dimension may be identical for each of the studs.
  • the value of this axial dimension ez2 can be between 0.5*Lz and 0.75*Lz.
  • the studs are integral with the annular disc. This reduces the number of operations when assembly and simplifies the process.
  • the annular disc and the studs form a single piece.
  • the studs extend from a radially inner periphery of the disc and/or from a radially outer periphery of the disc.
  • the radially outer and inner surfaces of the studs may be contiguous, respectively, with the radially outer and inner surfaces of the annular disc.
  • the p studs are divided into two groups, p/2 upper studs and p/2 lower studs.
  • the upper studs being radially farther from the axis of rotation than the lower studs.
  • the lower studs and the upper studs are circumferentially alternated.
  • the concentric field winding is mounted radially between the lower studs and the upper studs.
  • the lower lugs are able to all have the same polarity and the upper lugs are all able to have the same polarity opposite to the polarity of the lower lugs.
  • the lower lugs and the upper lugs are circumferentially alternated when a lower lug is framed angularly by two upper lugs, without taking into account the radial height.
  • All the lower studs can have the same shape. All bottom lugs can be evenly distributed in the circumferential direction. [0039] All the upper lugs can have the same shape. All top studs can be evenly distributed in the circumferential direction.
  • each lower stud has an external angular opening.
  • the value of the external angular opening of the lower clamps [31 can be between 0.5* (polar pitch) and 0.95* (polar pitch).
  • each lower stud has an inner angular opening.
  • the value of the inner angular opening of the lower studs [32 can be between 0.5* (polar pitch) and 0.95* (polar pitch).
  • the outer angular opening is larger than the inner angular opening.
  • each upper stud has an external angular opening.
  • the value of the external angular opening of the upper studs [33 can be between 0.5* (polar pitch) and 0.95* (polar pitch).
  • each upper lug has an inner angular opening.
  • the value of the inner angular opening of the upper studs [34 can be between 0.5* (polar pitch) and 0.95* (polar pitch).
  • the inner angular opening is larger than the upper angular opening.
  • the lower studs extend from the radially inner periphery of the annular disc and in that the upper studs extend from the radially outer periphery of the annular disc.
  • the studs are distributed circumferentially and the concentric field winding is mounted circumferentially between the studs.
  • the adjacent studs are able to present opposite polarities under the effect of the inductor current flowing in the inductor winding so as to form the p poles of the inductor.
  • the studs are not radially offset from each other.
  • the field winding is mounted circumferentially between the adjacent studs.
  • the inductor winding radially bypasses the studs internally and externally.
  • all studs can have the same shape. All studs can be evenly distributed in the circumferential direction.
  • each stud has an internal angular opening.
  • the value of the internal angular opening of the studs [35 can be between 0.5* (polar pitch) and 0.95* (polar pitch).
  • Each stud has an outer angular opening, the outer angular opening being larger than the inner angular opening.
  • the studs can extend between the radially inner periphery of the annular disc and the radially outer periphery of the annular disc.
  • the field winding comprises at least one coil.
  • the field winding may comprise a plurality of coils, in particular three, in series.
  • the field winding is fixed to the annular disc, for example by overmoulding.
  • the winding can be mounted in a sheath fixed to the annular disc or to the spikes.
  • the winding can be pressed by axial holding elements against the annular disc.
  • the field does not include an axial metal retainer of the field winding.
  • the invention also relates to a rotary electric machine, in particular traction, direct current and brushed comprising an armature provided with a winding and an inductor as described above.
  • the field winding is traversed by a field current independent of an armature current supplying the armature.
  • the inductor is capable of generating discretely, by selecting coils of the inductor winding through which the inductor current, at least three different magnetic flux levels each corresponding to a traction mode of the rotating electrical machine.
  • the armature is electrically connected to a battery via a rheostat-type switch configured to perform resistance changes synchronously with the change in magnetic flux level in the inductor.
  • the winding of the armature can be wavy or interleaved or with fractional pitch.
  • the invention also relates to a motor vehicle characterized in that it comprises a rotating electrical machine as defined above to propel said vehicle.
  • the electric traction machine is located on a rear axle between a wheel and a differential of said motor vehicle.
  • the electric machine could be installed directly in the wheel of the vehicle in an assembly of the “motor-wheel” type.
  • Figure 1 is a perspective view of an example of an inductor according to the prior art.
  • the [ Figure 2] is a schematic view of an example of an electric machine according to the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view of an inductor according to a first mode of the invention.
  • Figure 5 is a perspective view of an inductor according to a second mode of the invention.
  • the [ Figure 7] is a schematic view of a motor vehicle comprising an electric machine according to the invention
  • Figure 2 shows an example of an electric traction machine 10 with direct current and brushes according to the invention.
  • This electric machine 10 rotating around an axis of rotation X comprises an inductor 11 and an armature 9.
  • This electric machine 10 has axial flux.
  • the inductor here is homopolar.
  • the armature 9 consists of a rotor provided with a winding, for example corrugated or nested.
  • a contactor electromagnet is provided with a mechanical power contact KO belonging with the armature 9 to a power circuit C_Puis.
  • This power contact KO is controlled by a coil B_cmd belonging to a control circuit C_Com.
  • This circuit C_com also comprises a contact S, the closing of which controls the excitation of the control coil B_cmd causing the closing of the power contact KO.
  • the electrical energy is supplied by a battery Batt having a supply voltage preferably equal to 48 Volts.
  • the inductor 11 comprises an inductor winding 12 traversed by a current Is independent of an armature current Ir supplying the armature 9.
  • the inductor 11 is electrically connected to the control coil B_cmd via a voltage source 15 controlled to ensure, by regulation, a constant current Is in the inductor 11 .
  • the armature 9 can be electrically connected to the battery Batt via a rheostat-type switch 14 to allow adjustment of the voltage of armature 12 in order to fine-tune the adjustment of the rotational speed of armature 9.
  • the inductor 11 comprises a metal annular disc 16 with an axis of symmetry coinciding with the axis of rotation X and p metal studs and integral with the annular disc 16. All the studs have a shape trapezoidal and they each between a cylindrical radially outer periphery and a cylindrical radially inner periphery. In the example considered, the number p of studs is equal to 16.
  • the p studs are divided into two groups, p/2 upper studs 19 uniformly distributed in the circumferential direction and p/2 lower studs 20 uniformly distributed in the circumferential direction, here 8 of each.
  • the upper studs 19 are radially farther from the axis of rotation X than the lower studs 20.
  • the upper studs 19 and the lower studs 20 are alternated circumferentially.
  • all the upper lugs 19 are identical and come from material with the annular disc 16. All the lower lugs 20 are also identical and come from material with the annular disc 16
  • the concentric field winding 12 is mounted radially between the upper lugs 19 and the upper lugs 20.
  • the field winding 12 extends only these lugs.
  • the inductor 11 thus has 16 poles.
  • the pole pitch of the considered inductor is equal to 2*n7p, i.e. TT/8 radians or 22.5 degrees.
  • the armature associated with the inductor 11 presented in FIG. 3 can comprise a three-phase corrugated winding distributed in 48 notches, that is to say 1 notch per pole and per phase.
  • the field winding 12 may comprise at least one coil.
  • a plurality of coils in particular three in series, can be provided.
  • the studs are not facing axially of the field winding 12.
  • the field winding 12 is facing axially from the annular disc 16 in one of the two axial directions and does not have any metal retainer in the other of the two axial directions.
  • the field winding 12 can be fixed to the annular disc by overmoulding.
  • the winding can be mounted in a sheath fixed to the annular disc or to the studs.
  • the winding can be pressed by axial holding elements against the annular disc.
  • the annular disc 16 has an outer radius whose Rext value can be between 10 cm and 40cm, for example 15cm .
  • the annular disc 16 also has an inner radius whose value Rint can be between 0.25*Rext and 0.75*Rext, for example here Rext/2, ie 7.5cm. All studs are included radially between these two radii, they do not extend beyond.
  • the upper studs 19 extend from an outer periphery of the annular disc 16, the periphery being at a distance Rext from the axis of rotation.
  • the lower spikes 20 extend from an inner periphery of the annular disc 16, the periphery being at a distance Rint from the axis of rotation.
  • the annular disc 16 and the studs have an axial inductor dimension whose value Lz can be between 2cm and 10cm, for example here 3.6cm.
  • This axial dimension of the inductor breaks down into the axial thickness of the inductor disc and the axial thickness of the studs.
  • all the upper studs and all the lower studs have the same axial thickness.
  • the value of the axial thickness of the ez1 annular disc can be between 0.25*Lz and 0.4*Lz and the value of the axial dimension of the ez2 studs can be between 0.5*Lz and 0.75* lz.
  • each lower stud 20 has an outer angular opening whose value [31 is between 0.5*(polar pitch) and 0.95*(polar pitch) and an inner angular opening whose value [32 is between 0.5*(polar pitch) and 0.95*(polar pitch).
  • each upper lug 19 has an outer angular opening whose value [33 is to be between 0.5*(polar pitch) and 0.95*(polar pitch) and an inner angular opening whose the value [34 can be between 0.5*(polar pitch) and 0.95*(polar pitch).
  • inductor 12 illustrated in FIGS. 5 and 6 is according to a second mode of the invention. There is a single row of studs with no radial offset between them. The studs, all identical, extend between the radially inner periphery of the annular disc and the radially outer periphery of the annular disc 16.
  • the concentric field winding 12 is mounted circumferentially between the spikes and radially bypasses the inside and the outside of the crampons.
  • the field winding thus forms slots around the spikes.
  • the adjacent spikes have opposite polarities under the effect of the inductor current flowing in the field winding so as to form the p poles.
  • each stud has an internal angular opening whose value [35 can be between 0.5*(polar pitch) and 0.95*(polar pitch).
  • Figure 7 shows a motor vehicle 25 comprising an electric traction machine 10 located on its rear axle 26 between a wheel 28 and the vehicle differential.
  • the electric traction machine 10 could be installed on the front axle 27.
  • the electric traction machine 10 could be installed in at least one wheel 28 of the vehicle.
  • a machine 10 is used in each rear wheel.
  • the foregoing description has been given by way of example only and does not limit the scope of the invention, which would not be exceeded by replacing the various elements with any other equivalents.

Abstract

The invention relates to a p-poles homopolar axial-flux inductor (11) for a rotary electrical machine rotating about an axis of rotation, notably a machine providing traction, characterized in that it comprises • - an annular disc (16) with an axis of symmetry that is coincident with the axis of rotation, • - p cleats (19, 20) indissociably secured to the annular disc (16), p being an even-numbered integer • - a concentric induction winding (12) mounted between the cleats (19, 20), the cleats (19, 20) not axially facing the induction winding (12), the cleats (19, 20) being able to be polarized under the effect of the induction current (11) circulating through the induction winding (12) so as to form the p poles of the inductor (11).

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
TITRE DE L’INVENTION : INDUCTEUR A FLUX AXIAL POUR MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE DE TRACTION TITLE OF THE INVENTION: AXIAL FLUX INDUCTOR FOR ROTATING ELECTRIC TRACTION MACHINE
[0001 ] L'invention concerne un inducteur à flux axial de machine électrique tournante de traction pour véhicule automobile. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour la propulsion de véhicule électrique de faible puissance, notamment comprise entre 4kW et 5kW. L'invention pourra ainsi avantageusement être mise en oeuvre notamment avec les véhicules électriques à quatre roues de faible puissance ("microcars" en anglais), les véhicules à deux roues de type moto, ou les quadricycles lourds. [0001] The invention relates to an axial flux inductor of a rotary electric traction machine for a motor vehicle. The invention finds a particularly advantageous application for the propulsion of low-power electric vehicles, in particular between 4kW and 5kW. The invention can thus advantageously be implemented in particular with low-power four-wheeled electric vehicles (“microcars”), two-wheeled vehicles of the motorcycle type, or heavy quadricycles.
[0002] La quasi-totalité des systèmes connus pour la traction des véhicules électriques repose sur des moteurs à courant alternatif, soit synchrones à aimants permanents, soit asynchrones. [0002] Almost all of the known systems for the traction of electric vehicles are based on alternating current motors, either synchronous with permanent magnets, or asynchronous.
[0003] On connaît également des systèmes de propulsion pour véhicules électriques à base de moteur à courant continu à balais, et à excitation séparée. La commande du moteur consiste essentiellement en un réglage de puissance sur l’induit (mode habituel de commande en vitesse d’un moteur à courant continu à balais) complété par une variation de flux continue sur l’inducteur. Une telle commande étant dépourvue d’à-coups, la prise en main est souvent considérée déconcertante, voire désagréable, par les conducteurs amateurs de conduite dynamique. [0003] There are also known propulsion systems for electric vehicles based on brushed direct current motors, and with separate excitation. Motor control essentially consists of a power adjustment on the armature (usual mode of speed control of a brushed DC motor) supplemented by a continuous flux variation on the inductor. Since such a control is smooth, the grip is often considered disconcerting, even unpleasant, by drivers who enjoy dynamic driving.
[0004] Il est connu de JP 2019 129638 A, de CN 105 356 701 B et de CN 202 856 578 U des induits de machine à flux axial comprenant des enroulements polyphasés de puissance, à courant alternatif où s'effectue la conversion électromécanique d'énergie. Dans un induit triphasé à griffes, les griffes sont déphasées de 2*pi/3 et il y a autant d'enroulement que de phases. [0004] It is known from JP 2019 129638 A, CN 105 356 701 B and CN 202 856 578 U of axial flux machine armatures comprising polyphase power windings, alternating current where the electromechanical conversion of the 'energy. In a three-phase claw armature, the claws are out of phase by 2*pi/3 and there are as many windings as there are phases.
[0005] Il est connu de l’art antérieur, des machines à flux axial dont l’inducteur et l’induit sont en vis-à-vis selon la direction axiale tel que décrit dans la demande française 1750497 déposé le 17 janvier 2O17.Ces machines à flux axial présente l’avantage d’être compactes axialement. Dans cette configuration, il est connu que l’inducteur puisse être de type homopolaire à griffes tel qu’illustré à la figure 1. L'inducteur 11 décrit ici comporte un unique enroulement inducteur 12 quel que soit le nombre de pôles p de l'inducteur. Les griffes, formant les différents pôles p de l'inducteur, sont réparties en deux groupes de polarités différentes, un premier groupe et un deuxième groupe. Les deux groupes sont alternés circonférentiellement. It is known from the prior art, axial flux machines whose inductor and armature are vis-à-vis in the axial direction as described in French application 1750497 filed January 17, 2017. These axial flow machines have the advantage of being axially compact. In this configuration, it is known that the inductor can be of the homopolar type with claws as illustrated in FIG. 1. The inductor 11 described here comprises a single inductor winding 12 whatever the number of poles p of the inductor. The claws, forming the different p poles of the inductor, are divided into two groups of different polarities, a first group and a second group. The two groups are alternated circumferentially.
[0006] L’inducteur 11 de la figure 1 comprend un disque annulaire 13 depuis lequel s’étendent les griffes. The inductor 11 of Figure 1 comprises an annular disc 13 from which the claws extend.
[0007] Chaque griffe du premier groupe, aussi appelée première griffe 14, présente une première base axiale 15 qui s’étend depuis une périphérie intérieure du disque et un premier bec de griffe d’extension radiale vers l’extérieur. [0007] Each claw of the first group, also called first claw 14, has a first axial base 15 which extends from an inner periphery of the disc and a first claw beak extending radially outwards.
[0008] Chaque griffe du deuxième groupe, aussi appelée deuxième griffe 18, présente une deuxième base axiale 19 qui s’étend depuis une périphérie extérieure du disque et un deuxième bec de griffe 20 d’extension radiale vers l’intérieur. Each claw of the second group, also called second claw 18, has a second axial base 19 which extends from an outer periphery of the disc and a second claw beak 20 extending radially inwards.
[0009] L’enroulement inducteur 12 est monté axialement entre le disque 13 et les becs de griffes 15, 20 et radialement entre les premières bases 15 et les deuxièmes bases 19. The field winding 12 is mounted axially between the disc 13 and the jaws of claws 15, 20 and radially between the first bases 15 and the second bases 19.
[0010] Les griffes sont polarisées sous l’effet du courant circulant dans l’enroulement inducteur 12 de sorte à former les p pôles de l’inducteur. The claws are polarized under the effect of the current flowing in the field winding 12 so as to form the p poles of the inductor.
[0011] Une telle structure d’inducteur est néanmoins complexe à réaliser et à monter. Des étapes d’usinage des becs de griffes, de montage de l’enroulement inducteur et de mise en place des griffes rendent coûteuses ce type d’inducteur. [0011] Such an inductor structure is nevertheless complex to produce and to mount. Steps of machining the claw beaks, mounting the inductor winding and setting up the claws make this type of inductor expensive.
[0012] L’invention vise notamment à remédier efficacement aux inconvénients précités en proposant un inducteur homopolaire à flux axial et à p pôles pour machine électrique tournante autour d’un axe de rotation, notamment de traction, caractérisée en ce qu’il comprend : The invention aims in particular to effectively remedy the aforementioned drawbacks by proposing a homopolar inductor with axial flux and with p poles for an electrical machine rotating around an axis of rotation, in particular of traction, characterized in that it comprises:
- un disque annulaire d’axe de symétrie confondu avec l’axe de rotation (X),- an annular disc with an axis of symmetry coincident with the axis of rotation (X),
- p crampons solidaires du disque annulaire, p étant un nombre entier pair,- p studs integral with the annular disc, p being an even whole number,
- un enroulement inducteur concentrique monté entre les crampons, les crampons n’étant pas en regard axial de l’enroulement inducteur, les crampons étant aptes à être polarisés sous l’effet du courant d’inducteur circulant dans l’enroulement inducteur de sorte à former les p pôles de l’inducteur. - a concentric field winding mounted between the studs, the studs not facing axially from the field winding, the clamps being adapted to be polarized under the effect of the inductor current flowing in the inductor winding so as to form the p poles of the inductor.
[0013] La fabrication et l’assemblage de l’inducteur sont simplifiés et moins coûteux par rapport à l’art antérieur illustré. L’ensemble composé du disque annulaire et des crampons ne présente pas de zone en contre-dépouille qui en complexifiait la fabrication, avec notamment un besoin d’usinage. Il n’y a pas d’imbrication axiale entre le disque annulaire et les crampons d’une part et l’enroulement inducteur d’autre part. The manufacture and assembly of the inductor are simplified and less expensive compared to the illustrated prior art. The assembly consisting of the annular disc and studs does not have any undercut area which made it more complex to manufacture, with in particular a need for machining. There is no axial overlap between the annular disc and the studs on the one hand and the field winding on the other.
[0014] L’inducteur présente des performances sensiblement identiques, par rapport à l’inducteur de la figure 1 dans le même encombrement axial et radial ce qui fait de l’inducteur un très bon compromis coût/performance. The inductor has substantially identical performance compared to the inductor of Figure 1 in the same axial and radial dimensions which makes the inductor a very good cost/performance compromise.
[0015] L’enroulement inducteur est en regard axial du disque annulaire dans une des deux directions axiales et ne présente pas de retenue métallique dans l’autre des deux directions axiales. [0015] The field winding faces the annular disc axially in one of the two axial directions and does not have any metallic retainer in the other of the two axial directions.
[0016] Les crampons forment les pôles de l’inducteur lorsque l’enroulement inducteur est alimenté. Chaque pôle comprend un seul et unique crampon. [0016] The clamps form the poles of the inductor when the inductor winding is energized. Each pole includes a single and unique spike.
[0017] Les crampons forment les pôles de l’inducteur lorsque l’enroulement inducteur est alimenté par un courant continu. Ce courant continu ne change pas de signe et sert principalement à fixer le niveau de flux. On note que l’enroulement inducteur n’est pas un courant polyphasé. [0017] The clamps form the poles of the inductor when the inductor winding is supplied with a direct current. This direct current does not change sign and serves mainly to fix the flux level. Note that the field winding is not a polyphase current.
[0018] Selon un aspect de l’invention, l’inducteur comprend un unique enroulement inducteur. L’inducteur peut comprendre plusieurs enroulements inducteurs. Il n’est en aucun nécessaire d’avoir autant d’enroulements que de phases dans la machine électrique. According to one aspect of the invention, the inductor comprises a single field winding. The inductor may comprise several field windings. It is by no means necessary to have as many windings as phases in the electrical machine.
[0019] Selon un aspect de l’invention, tous les crampons sont de forme trapézoïdale. Chaque crampon présente une surface radialement extérieure cylindrique. Chaque crampon présente une surface radialement intérieure cylindrique. [0019] According to one aspect of the invention, all the studs are trapezoidal in shape. Each stud has a cylindrical radially outer surface. Each stud has a cylindrical radially inner surface.
[0020] Selon un aspect de l’invention, les crampons ne dépassent pas radialement du disque annulaire. [0021 ] Selon un aspect de l’invention, les crampons présentent une hauteur axiale plus faible qu’une hauteur axiale maximale de l’enroulement inducteur. [0020] According to one aspect of the invention, the studs do not protrude radially from the annular disc. [0021] According to one aspect of the invention, the studs have an axial height lower than a maximum axial height of the field winding.
[0022] Selon un aspect de l’invention, au moins un des crampons peut présenter un insert recevant un aimant. L’aimant permet d’augmenter l’intensité du champ de l’inducteur. L’insert peut être borgne, notamment dans la direction radiale, notamment dans la direction axiale, notamment dans la direction axiale. Selon un aspect de l’invention, tous les crampons présentent un aimant. [0022] According to one aspect of the invention, at least one of the studs may have an insert receiving a magnet. The magnet makes it possible to increase the intensity of the field of the inductor. The insert may be blind, in particular in the radial direction, in particular in the axial direction, in particular in the axial direction. According to one aspect of the invention, all the cleats have a magnet.
[0023] Selon un aspect de l’invention, l’inducteur présente un nombre p de crampons compris entre 2 et 16, notamment entre 4 et 8. L’inducteur présentant un pas polaire égal à 2*n7p, exprimé en radians. According to one aspect of the invention, the inductor has a number p of studs of between 2 and 16, in particular between 4 and 8. The inductor has a pole pitch equal to 2*n7p, expressed in radians.
[0024] Selon un aspect de l’invention, le disque annulaire présente un rayon extérieur. La valeur du rayon extérieur Rext peut être comprise entre 10 cm et 40cm, de préférence entre 10cm et 20cm, notamment 15cm. According to one aspect of the invention, the annular disc has an outer radius. The value of the outer radius Rext can be between 10 cm and 40 cm, preferably between 10 cm and 20 cm, in particular 15 cm.
[0025] Selon un aspect de l’invention, le disque annulaire présente un rayon intérieur. La valeur du rayon intérieur Ri nt peut être comprise entre 0,25*Rext et 0,75*Rext, notamment entre 0,40*Rext et 0,60*Rext, par exemple 0,5*Rext. [0025] According to one aspect of the invention, the annular disc has an inner radius. The value of the inner radius Ri nt can be between 0.25*Rext and 0.75*Rext, in particular between 0.40*Rext and 0.60*Rext, for example 0.5*Rext.
[0026] Selon un aspect de l’invention, le disque annulaire et les crampons présentent une dimension axiale d’inducteur, dont la valeur Lz peut être comprise entre 2cm et 10cm, notamment entre 3cm et 5cm, par exemple 3,6cm. Le disque annulaire présente une épaisseur axiale. La valeur de l’épaisseur axiale du disque annulaire ez1 peut être comprise entre 0,25*Lz et 0,4*Lz. [0026] According to one aspect of the invention, the annular disc and the studs have an axial inductor dimension, the value of which Lz can be between 2cm and 10cm, in particular between 3cm and 5cm, for example 3.6cm. The annular disc has an axial thickness. The value of the axial thickness of the annular disc ez1 can be between 0.25*Lz and 0.4*Lz.
[0027] Selon un aspect de l’invention, chaque crampon présente une dimension axiale. Cette dimension axiale peut être identique pour chacun des crampons. La valeur de cette dimension axiale ez2 peut être comprise entre 0,5*Lz et 0,75*Lz. According to one aspect of the invention, each stud has an axial dimension. This axial dimension may be identical for each of the studs. The value of this axial dimension ez2 can be between 0.5*Lz and 0.75*Lz.
[0028] L’éventuelle diminution des échanges de flux qu’entraine la suppression des becs de griffe peut être compensée par une augmentation de la dimension axiale des crampons. Cette augmentation est possible car les crampons ne sont pas en regard axial de l’enroulement inducteur et ils ne le maintiennent pas axialement. [0028] Any reduction in flow exchanges caused by the removal of the claw slats can be compensated by an increase in the axial dimension of the studs. This increase is possible because the spikes are not facing the field winding axially and they do not hold it axially.
[0029] Selon un aspect de l’invention, les crampons viennent de matière avec le disque annulaire. Cela permet de réduire le nombre d’opération lors de l’assemblage et simplifie le proccess. Le disque annulaire et les crampons forment une pièce d’un seul tenant. [0029] According to one aspect of the invention, the studs are integral with the annular disc. This reduces the number of operations when assembly and simplifies the process. The annular disc and the studs form a single piece.
[0030] Selon un aspect de l’invention, les crampons s’étendent depuis une périphérie radialement intérieure du disque et/ou depuis une périphérie radialement extérieure du disque. According to one aspect of the invention, the studs extend from a radially inner periphery of the disc and/or from a radially outer periphery of the disc.
[0031 ] Lorsque d’un crampon s’étend depuis les deux périphéries alors il est radialement traversant et il s’étend de bord à bord. [0031] When a stud extends from the two peripheries then it is radially crossing and it extends from edge to edge.
[0032] Les surfaces radialement extérieures et intérieures des crampons peuvent être contigües, respectivement, des surfaces radialement extérieures et intérieures du disque annulaire. [0032] The radially outer and inner surfaces of the studs may be contiguous, respectively, with the radially outer and inner surfaces of the annular disc.
[0033] Selon un premier mode de l’invention, les p crampons sont repartis en deux groupes, p/2 crampons supérieurs et p/2 crampons inférieurs. Les crampons supérieurs étant radialement plus éloignés de l’axe de rotation que les crampons inférieurs. Les crampons inférieurs et les crampons supérieurs sont circonférentiellement alternés. According to a first mode of the invention, the p studs are divided into two groups, p/2 upper studs and p/2 lower studs. The upper studs being radially farther from the axis of rotation than the lower studs. The lower studs and the upper studs are circumferentially alternated.
[0034] Selon ce premier mode, l’enroulement inducteur concentrique est monté radialement entre les crampons inférieurs et les crampons supérieurs. According to this first mode, the concentric field winding is mounted radially between the lower studs and the upper studs.
[0035] Selon ce premier mode, les crampons inférieurs sont aptes à tous présenter la même polarité et les crampons supérieurs sont aptes à tous présenter la même polarité opposée à la polarité des crampons inférieurs. According to this first mode, the lower lugs are able to all have the same polarity and the upper lugs are all able to have the same polarity opposite to the polarity of the lower lugs.
[0036] Cet agencement permet d’optimiser l’efficacité de l’enroulement inducteur, aucune portion ne se trouvant à l’extérieur des crampons. Les pertes Joule et de cuivre sont minimisées. [0036] This arrangement makes it possible to optimize the efficiency of the inductor winding, with no portion lying outside the studs. Joule and copper losses are minimized.
[0037] Les crampons inférieurs et les crampons supérieurs sont circonférentiellement alternés lorsqu’un crampon inférieur est encadré angulairement par deux crampons supérieurs, sans prise en compte de la hauteur radiale. The lower lugs and the upper lugs are circumferentially alternated when a lower lug is framed angularly by two upper lugs, without taking into account the radial height.
[0038] Tous les crampons inférieurs peuvent présenter la même forme. Tous les crampons inférieurs peuvent être répartis uniformément dans la direction circonférentielle. [0039] Tous les crampons supérieurs peuvent présenter la même forme. Tous les crampons supérieurs peuvent être répartis uniformément dans la direction circonférentielle. [0038] All the lower studs can have the same shape. All bottom lugs can be evenly distributed in the circumferential direction. [0039] All the upper lugs can have the same shape. All top studs can be evenly distributed in the circumferential direction.
[0040] Selon ce premier mode, chaque crampon inférieur présente une ouverture angulaire extérieure. La valeur de l’ouverture angulaire extérieure des crampons inférieurs [31 peut être comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire). [0040] According to this first mode, each lower stud has an external angular opening. The value of the external angular opening of the lower clamps [31 can be between 0.5* (polar pitch) and 0.95* (polar pitch).
[0041 ] Selon ce premier mode, chaque crampon inférieur présente une ouverture angulaire intérieure. La valeur de l’ouverture angulaire intérieure des crampons inférieurs [32 peut être comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire). Pour les crampons inférieurs, l’ouverture angulaire extérieure est plus grande que l’ouverture angulaire intérieure. [0041] According to this first mode, each lower stud has an inner angular opening. The value of the inner angular opening of the lower studs [32 can be between 0.5* (polar pitch) and 0.95* (polar pitch). For lower studs, the outer angular opening is larger than the inner angular opening.
[0042] Selon ce premier mode, chaque crampon supérieur présente une ouverture angulaire extérieure. La valeur de l’ouverture angulaire extérieure des crampons supérieurs [33 peut être comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire). [0042] According to this first mode, each upper stud has an external angular opening. The value of the external angular opening of the upper studs [33 can be between 0.5* (polar pitch) and 0.95* (polar pitch).
[0043] Selon ce premier mode, chaque crampon supérieur présente une ouverture angulaire intérieure. La valeur de l’ouverture angulaire intérieure des crampons supérieurs [34 peut être comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire). Pour les crampons supérieurs, l’ouverture angulaire intérieure est plus grande que l’ouverture angulaire supérieure. [0043] According to this first mode, each upper lug has an inner angular opening. The value of the inner angular opening of the upper studs [34 can be between 0.5* (polar pitch) and 0.95* (polar pitch). For top studs, the inner angular opening is larger than the upper angular opening.
[0044] Selon ce premier mode, les crampons inférieurs s’étendent depuis la périphérie radialement intérieure du disque annulaire et en ce que les crampons supérieurs s’étendent depuis la périphérie radialement extérieure du disque annulaire. According to this first mode, the lower studs extend from the radially inner periphery of the annular disc and in that the upper studs extend from the radially outer periphery of the annular disc.
[0045] Selon un second mode de l’invention, les crampons sont repartis circonférentiellement et l’enroulement inducteur concentrique est monté circonférentiellement entre les crampons. According to a second embodiment of the invention, the studs are distributed circumferentially and the concentric field winding is mounted circumferentially between the studs.
[0046] Selon ce second mode, les crampons adjacents sont aptes à présenter des polarités opposées sous l’effet du courant d’inducteur circulant dans l’enroulement inducteur de sorte à former les p pôles de l’inducteur. According to this second mode, the adjacent studs are able to present opposite polarities under the effect of the inductor current flowing in the inductor winding so as to form the p poles of the inductor.
[0047] Selon ce second mode, les crampons ne sont pas décalés radialement entre eux. [0048] Selon ce second mode, l’enroulement inducteur est monté circonférentiellement entre les crampons adjacents. L’enroulement inducteur contourne radialement par l’intérieur et par l’extérieur les crampons. [0047] According to this second mode, the studs are not radially offset from each other. According to this second mode, the field winding is mounted circumferentially between the adjacent studs. The inductor winding radially bypasses the studs internally and externally.
[0049] Selon ce second mode, tous les crampons peuvent présenter la même forme. Tous les crampons peuvent être répartis uniformément dans la direction circonférentielle. According to this second mode, all studs can have the same shape. All studs can be evenly distributed in the circumferential direction.
[0050] Selon ce second mode, chaque crampon présente une ouverture angulaire intérieure. La valeur de l’ouverture angulaire intérieure des crampons [35 peut être comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire). Chaque crampon présente une ouverture angulaire extérieure, l’ouverture angulaire extérieure étant plus grande que l’ouverture angulaire intérieure. [0050] According to this second mode, each stud has an internal angular opening. The value of the internal angular opening of the studs [35 can be between 0.5* (polar pitch) and 0.95* (polar pitch). Each stud has an outer angular opening, the outer angular opening being larger than the inner angular opening.
[0051 ] Selon ce second mode, les crampons peuvent s’étendent entre la périphérie radialement intérieure du disque annulaire et la périphérie radialement extérieure du disque annulaire. [0051] According to this second mode, the studs can extend between the radially inner periphery of the annular disc and the radially outer periphery of the annular disc.
[0052] Selon un aspect de l’invention, l’enroulement inducteur comprend au moins une bobine. L’enroulement inducteur peuvent comprendre une pluralité de bobines, notamment trois, en série. According to one aspect of the invention, the field winding comprises at least one coil. The field winding may comprise a plurality of coils, in particular three, in series.
[0053] Selon un aspect de l’invention, l’enroulement inducteur est fixé au disque annulaire, par exemple par surmoulage. En variante, l’enroulement peut être monté dans une gaine fixée au disque annulaire ou aux crampons. En variante encore, l’enroulement peut être plaqué par des éléments de maintien axiaux contre le disque annulaire. L’inducteur ne comprend pas de retenue métallique axiale de l’enroulement inducteur. According to one aspect of the invention, the field winding is fixed to the annular disc, for example by overmoulding. Alternatively, the winding can be mounted in a sheath fixed to the annular disc or to the spikes. As a further variant, the winding can be pressed by axial holding elements against the annular disc. The field does not include an axial metal retainer of the field winding.
[0054] L’invention a également pour objet une machine électrique tournante, notamment de traction, à courant continu et à balais comportant un induit muni d'un bobinage et un inducteur tel que décrit précédemment. L’enroulement inducteur est parcouru par un courant d'inducteur indépendant d'un courant d'induit alimentant l’induit. The invention also relates to a rotary electric machine, in particular traction, direct current and brushed comprising an armature provided with a winding and an inductor as described above. The field winding is traversed by a field current independent of an armature current supplying the armature.
[0055] Selon un aspect de l’invention, l'inducteur est apte à générer de manière discrète, par sélection de bobines de l’enroulement inducteur parcourues par le courant d'inducteur, au moins trois niveaux de flux magnétiques différents correspondant chacun à un mode de traction de la machine électrique tournante. According to one aspect of the invention, the inductor is capable of generating discretely, by selecting coils of the inductor winding through which the inductor current, at least three different magnetic flux levels each corresponding to a traction mode of the rotating electrical machine.
[0056] Selon un aspect de l’invention, l'induit est relié électriquement à une batterie via un commutateur de type rhéostat configuré pour réaliser des changements de résistance de façon synchronisée avec le changement de niveau de flux magnétique dans l'inducteur. According to one aspect of the invention, the armature is electrically connected to a battery via a rheostat-type switch configured to perform resistance changes synchronously with the change in magnetic flux level in the inductor.
[0057] Selon un aspect de l’invention, le bobinage de l’induit peut être ondulé ou imbriqué ou à pas fractionnaire. [0057] According to one aspect of the invention, the winding of the armature can be wavy or interleaved or with fractional pitch.
[0058] L'invention a également pour objet un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte une machine électrique tournante telle que précédemment définie pour propulser ledit véhicule. The invention also relates to a motor vehicle characterized in that it comprises a rotating electrical machine as defined above to propel said vehicle.
[0059] Selon une réalisation, la machine électrique de traction est implantée sur un essieu arrière entre une roue et un différentiel dudit véhicule automobile. En variante, la machine électrique pourra être implantée directement dans la roue du véhicule dans un montage de type "moteur-roue". According to one embodiment, the electric traction machine is located on a rear axle between a wheel and a differential of said motor vehicle. As a variant, the electric machine could be installed directly in the wheel of the vehicle in an assembly of the “motor-wheel” type.
[0060] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention. The invention will be better understood on reading the following description and on examining the accompanying figures. These figures are given only by way of illustration but in no way limit the invention.
[0061] La [Figure 1] est une vue en perspective d’un exemple d’un inducteur selon l’art antérieur. [0061] [Figure 1] is a perspective view of an example of an inductor according to the prior art.
[0062] La [Figure 2] est une vue schématique d’un exemple de machine électrique selon la présente invention. [0062] The [Figure 2] is a schematic view of an example of an electric machine according to the present invention.
[0063] La [Figure 3] est une vue en perspective d’un inducteur selon un premier mode de l’invention. [0063] [Figure 3] is a perspective view of an inductor according to a first mode of the invention.
[0064] La [Figure 4] est un agrandissement de l’inducteur de la figure 3 [0064] [Figure 4] is an enlargement of the inductor of Figure 3
[0065] La [Figure 5] est une vue en perspective d’un inducteur selon un second mode de l’invention. [0065] [Figure 5] is a perspective view of an inductor according to a second mode of the invention.
[0066] La [Figure 6] est un agrandissement de l’inducteur de la figure 5 [0066] [Figure 6] is an enlargement of the inductor of Figure 5
[0067] La [Figure 7] est une vue schématique d’un véhicule automobile comprenant une machine électrique selon l’invention [0068] La figure 2 montre un exemple de machine électrique de traction 10 à courant continu et à balais selon l’invention. Cette machine électrique 10 tournante autour d’un axe de rotation X comprend un inducteur 11 et un induit 9. Cette machine électrique 10 est à flux axial. L’inducteur est ici homopolaire. L'induit 9 est constitué par un rotor muni d'un bobinage, par exemple ondulé ou imbriqué. [0067] The [Figure 7] is a schematic view of a motor vehicle comprising an electric machine according to the invention Figure 2 shows an example of an electric traction machine 10 with direct current and brushes according to the invention. This electric machine 10 rotating around an axis of rotation X comprises an inductor 11 and an armature 9. This electric machine 10 has axial flux. The inductor here is homopolar. The armature 9 consists of a rotor provided with a winding, for example corrugated or nested.
[0069] Dans l’exemple considéré, un électro-aimant contacteur est muni d'un contact mécanique de puissance KO appartenant avec l'induit 9 à un circuit de puissance C_Puis. Ce contact de puissance KO est commandé par une bobine B_cmd appartenant à un circuit de commande C_Com. Ce circuit C_com comporte également un contact S dont la fermeture commande l'excitation de la bobine de commande B_cmd provoquant la fermeture du contact de puissance KO. L'énergie électrique est fournie par une batterie Batt ayant une tension d'alimentation valant de préférence 48 Volts. In the example considered, a contactor electromagnet is provided with a mechanical power contact KO belonging with the armature 9 to a power circuit C_Puis. This power contact KO is controlled by a coil B_cmd belonging to a control circuit C_Com. This circuit C_com also comprises a contact S, the closing of which controls the excitation of the control coil B_cmd causing the closing of the power contact KO. The electrical energy is supplied by a battery Batt having a supply voltage preferably equal to 48 Volts.
[0070] Dans l’exemple considéré, l'inducteur 11 comprend un enroulement inducteur 12 parcouru par un courant Is indépendant d’un courant d'induit Ir alimentant l’induit 9. L'inducteur 11 est relié électriquement à la bobine de commande B_cmd via une source de tension 15 commandée pour assurer, par régulation, un courant constant Is dans l'inducteur 11 . In the example considered, the inductor 11 comprises an inductor winding 12 traversed by a current Is independent of an armature current Ir supplying the armature 9. The inductor 11 is electrically connected to the control coil B_cmd via a voltage source 15 controlled to ensure, by regulation, a constant current Is in the inductor 11 .
[0071] L'induit 9 pourra être relié électriquement à la batterie Batt via un commutateur 14 de type rhéostat pour permettre le réglage de la tension d'induit 12 afin d'affiner le réglage de la vitesse de rotation de l'induit 9. The armature 9 can be electrically connected to the battery Batt via a rheostat-type switch 14 to allow adjustment of the voltage of armature 12 in order to fine-tune the adjustment of the rotational speed of armature 9.
[0072] En référence à la figure 3, l’inducteur 11 comprend un disque annulaire 16 métallique d’axe de symétrie confondu avec l’axe de rotation X et p crampons métalliques et solidaires du disque annulaire 16. Tous les crampons présentent une forme trapézoïdale et ils chacun entre une périphérie radialement extérieure cylindrique et une périphérie radialement intérieure cylindrique. Dans l’exemple considéré, le nombre p de crampons est égal à 16. [0072] Referring to Figure 3, the inductor 11 comprises a metal annular disc 16 with an axis of symmetry coinciding with the axis of rotation X and p metal studs and integral with the annular disc 16. All the studs have a shape trapezoidal and they each between a cylindrical radially outer periphery and a cylindrical radially inner periphery. In the example considered, the number p of studs is equal to 16.
[0073] Dans l’exemple considéré et selon le premier mode de l’invention, les p crampons sont repartis en deux groupes, p/2 crampons supérieurs 19 réparties uniformément dans la direction circonférentielle et p/2 crampons inférieurs 20 réparties uniformément dans la direction circonférentielle, ici 8 de chaque. Les crampons supérieurs 19 sont radialement plus éloignés de l’axe de rotation X que les crampons inférieurs 20. Les crampons supérieurs 19 et les crampons inférieurs 20 sont circonférentiellement alternés. In the example considered and according to the first mode of the invention, the p studs are divided into two groups, p/2 upper studs 19 uniformly distributed in the circumferential direction and p/2 lower studs 20 uniformly distributed in the circumferential direction, here 8 of each. The upper studs 19 are radially farther from the axis of rotation X than the lower studs 20. The upper studs 19 and the lower studs 20 are alternated circumferentially.
[0074] Dans l’exemple considéré, tous les crampons supérieurs 19 sont identiques et viennent de matière avec le disque annulaire 16. Tous les crampons inférieurs 20 sont également identiques et viennent de matière avec le disque annulaire 16In the example considered, all the upper lugs 19 are identical and come from material with the annular disc 16. All the lower lugs 20 are also identical and come from material with the annular disc 16
[0075] Dans l’exemple considéré, l’enroulement inducteur concentrique 12 est monté radialement entre les crampons supérieurs 19 et les crampons supérieurs 20. L’enroulement inducteur 12 s’étend uniquement ces crampons. In the example considered, the concentric field winding 12 is mounted radially between the upper lugs 19 and the upper lugs 20. The field winding 12 extends only these lugs.
[0076] Sous l’effet du courant inducteur Is circulant dans l’enroulement inducteur 12, les crampons forment les pôles de l’inducteur. Les crampons inférieurs supérieurs présentent tous la même polarité et les crampons inférieurs présentent tous la même polarité opposée à la polarité des crampons supérieurs 19. L’inducteur 11 présente ainsi 16 pôles. Le pas polaire de l’inducteur considéré est égal à 2*n7p, soit TT/8 radians ou encore 22,5 degrés. Under the effect of the inductor current Is flowing in the inductor winding 12, the clamps form the poles of the inductor. The upper lower studs all have the same polarity and the lower studs all have the same polarity opposite to the polarity of the upper studs 19. The inductor 11 thus has 16 poles. The pole pitch of the considered inductor is equal to 2*n7p, i.e. TT/8 radians or 22.5 degrees.
[0077] Bien que non représenté, l’induit associé à l’inducteur 11 présenté à la figure 3 peut comprendre un bobinage triphasé ondulé réparti dans 48 encoches, soit 1 encoche par pôle et par phase. [0077] Although not shown, the armature associated with the inductor 11 presented in FIG. 3 can comprise a three-phase corrugated winding distributed in 48 notches, that is to say 1 notch per pole and per phase.
[0078] Dans l’exemple considéré, l’enroulement inducteur 12 peut comprend au moins une bobine. En variante, une pluralité de bobines, notamment trois en série, peut être prévue. In the example considered, the field winding 12 may comprise at least one coil. As a variant, a plurality of coils, in particular three in series, can be provided.
[0079] Dans l’exemple considéré, Les crampons ne sont pas en regard axial de l’enroulement inducteur 12. L’enroulement inducteur 12 est en regard axial du disque annulaire 16 dans une des deux directions axiales et ne présente pas de retenue métallique dans l’autre des deux directions axiales. L’enroulement inducteur 12 peut être fixé au disque annulaire par surmoulage. En variante, l’enroulement peut être monté dans une gaine fixée au disque annulaire ou aux crampons. En variante encore, l’enroulement peut être plaqué par des éléments de maintien axiaux contre le disque annulaire. In the example considered, the studs are not facing axially of the field winding 12. The field winding 12 is facing axially from the annular disc 16 in one of the two axial directions and does not have any metal retainer in the other of the two axial directions. The field winding 12 can be fixed to the annular disc by overmoulding. Alternatively, the winding can be mounted in a sheath fixed to the annular disc or to the studs. As a further variant, the winding can be pressed by axial holding elements against the annular disc.
[0080] En référence à la figure 4, il est illustré différentes dimensions de l’inducteur décrit à la figure 3. Le disque annulaire 16 présente un rayon extérieur dont la valeur Rext peut être comprise entre 10 cm et 40cm, par exemple ici 15cm. Le disque annulaire 16 présente aussi un rayon intérieur dont la valeur Rint peut être comprise entre 0,25*Rext et 0,75*Rext, par exemple ici Rext/2, soit 7,5cm. Tous les crampons sont compris radialement entre ces deux rayons, ils ne s’étendent pas au-delà. Les crampons supérieurs 19 s’étendent depuis une périphérie extérieure du disque annulaire 16, périphérie se trouvant à une distance Rext de l’axe de rotation. Les crampons inférieurs 20 s’étendent depuis une périphérie intérieure du disque annulaire 16, périphérie se trouvant à une distance Rint de l’axe de rotation. With reference to Figure 4, different dimensions of the inductor described in Figure 3 are illustrated. The annular disc 16 has an outer radius whose Rext value can be between 10 cm and 40cm, for example 15cm . the annular disc 16 also has an inner radius whose value Rint can be between 0.25*Rext and 0.75*Rext, for example here Rext/2, ie 7.5cm. All studs are included radially between these two radii, they do not extend beyond. The upper studs 19 extend from an outer periphery of the annular disc 16, the periphery being at a distance Rext from the axis of rotation. The lower spikes 20 extend from an inner periphery of the annular disc 16, the periphery being at a distance Rint from the axis of rotation.
[0081] Dans l’exemple considéré, le disque annulaire 16 et les crampons présentent une dimension axiale d’inducteur dont la valeur Lz peut être comprise entre 2cm et 10cm, par exemple ici 3,6cm. Cette dimension axiale d’inducteur se décompose en l’épaisseur axiale du disque inducteur et en l’épaisseur axiale des crampons. Dans l’exemple considéré tous les crampons supérieurs et tous les crampons inférieurs présentent la même épaisseur axiale. La valeur de l’épaisseur axiale du disque annulaire ez1 peut être comprise entre 0,25*Lz et 0,4*Lz et la valeur de la dimension axiale des crampons ez2 peut être comprise entre 0,5*Lz et 0,75*Lz. In the example considered, the annular disc 16 and the studs have an axial inductor dimension whose value Lz can be between 2cm and 10cm, for example here 3.6cm. This axial dimension of the inductor breaks down into the axial thickness of the inductor disc and the axial thickness of the studs. In the example considered, all the upper studs and all the lower studs have the same axial thickness. The value of the axial thickness of the ez1 annular disc can be between 0.25*Lz and 0.4*Lz and the value of the axial dimension of the ez2 studs can be between 0.5*Lz and 0.75* lz.
[0082] Dans l’exemple considéré, chaque crampon inférieur 20 présente une ouverture angulaire extérieure dont la valeur [31 est comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire) et une ouverture angulaire intérieure dont la valeur [32 est comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire). Ici [31 >[32. In the example considered, each lower stud 20 has an outer angular opening whose value [31 is between 0.5*(polar pitch) and 0.95*(polar pitch) and an inner angular opening whose value [32 is between 0.5*(polar pitch) and 0.95*(polar pitch). Here [31 >[32.
[0083] Dans l’exemple considéré, chaque crampon supérieur 19 présente une ouverture angulaire extérieure dont la valeur [33 est être comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire) et une ouverture angulaire intérieure dont la valeur [34 peut être comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire). Ici [33<[34In the example considered, each upper lug 19 has an outer angular opening whose value [33 is to be between 0.5*(polar pitch) and 0.95*(polar pitch) and an inner angular opening whose the value [34 can be between 0.5*(polar pitch) and 0.95*(polar pitch). Here [33<[34
[0084] L’exemple d’inducteur 12 illustré aux figures 5 et 6 est selon un second mode de l’invention. Il existe une seule rangée de crampons sans décalage radial entre eux. Les crampons, tous identiques, s’étendent entre la périphérie radialement intérieure du disque annulaire et la périphérie radialement extérieure du disque annulaire 16. The example of inductor 12 illustrated in FIGS. 5 and 6 is according to a second mode of the invention. There is a single row of studs with no radial offset between them. The studs, all identical, extend between the radially inner periphery of the annular disc and the radially outer periphery of the annular disc 16.
[0085] L’enroulement inducteur 12 concentrique est monté circonférentiellement entre les crampons et contourne radialement par l’intérieur et par l’extérieur les crampons. L’enroulement inducteur forme ainsi des créneaux autour des crampons. [0085] The concentric field winding 12 is mounted circumferentially between the spikes and radially bypasses the inside and the outside of the crampons. The field winding thus forms slots around the spikes.
[0086] Dans l’exemple considéré, les crampons adjacents présentent des polarités opposées sous l’effet du courant d’inducteur circulant dans l’enroulement inducteur de sorte à former les p pôles. In the example considered, the adjacent spikes have opposite polarities under the effect of the inductor current flowing in the field winding so as to form the p poles.
[0087] Dans l’exemple considéré, chaque crampon présente une ouverture angulaire intérieure dont la valeur [35 peut être comprise entre 0,5*(pas polaire) et 0,95*(pas polaire). In the example considered, each stud has an internal angular opening whose value [35 can be between 0.5*(polar pitch) and 0.95*(polar pitch).
[0088] La figure 7 montre un véhicule automobile 25 comportant une machine électrique de traction 10 implantée sur son essieu arrière 26 entre une roue 28 et le différentiel du véhicule. En variante, la machine électrique de traction 10 pourra être implantée sur l'essieu avant 27. En variante, la machine électrique de traction 10 pourra être implantée dans au moins une roue 28 du véhicule. On utilise notamment une machine 10 dans chaque roue arrière. [0089] Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. Figure 7 shows a motor vehicle 25 comprising an electric traction machine 10 located on its rear axle 26 between a wheel 28 and the vehicle differential. As a variant, the electric traction machine 10 could be installed on the front axle 27. Alternatively, the electric traction machine 10 could be installed in at least one wheel 28 of the vehicle. In particular, a machine 10 is used in each rear wheel. Of course, the foregoing description has been given by way of example only and does not limit the scope of the invention, which would not be exceeded by replacing the various elements with any other equivalents.

Claims

Revendications Claims
[Revendication 1 ] Inducteur (11 ) homopolaire à flux axial et à p pôles, pour machine électrique tournante (10) autour d’un axe de rotation (X), notamment de traction, caractérisé en ce qu’il comprend [Claim 1] Homopolar inductor (11) with axial flux and with p poles, for a rotating electrical machine (10) about an axis of rotation (X), in particular of traction, characterized in that it comprises
- un disque annulaire (16) d’axe de symétrie confondu avec l’axe de rotation (X), - an annular disc (16) with an axis of symmetry coinciding with the axis of rotation (X),
- p crampons (19, 20) solidaires du disque annulaire, p étant un nombre entier pair, - p spikes (19, 20) integral with the annular disc, p being an even integer,
- un enroulement inducteur (12) concentrique monté entre les crampons, les crampons n’étant pas en regard axial de l’enroulement inducteur, les crampons étant aptes à être polarisés sous l’effet du courant d’inducteur circulant dans l’enroulement inducteur de sorte à former les p pôles de l’inducteur. - a concentric field winding (12) mounted between the spikes, the spikes not facing axially from the field winding, the spikes being capable of being polarized under the effect of the field current flowing in the field winding so as to form the p poles of the inductor.
[Revendication 2] Inducteur (11 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les crampons (19, 20) viennent de matière avec le disque annulaire (16). [Claim 2] Inductor (11) according to claim 1, characterized in that the studs (19, 20) are integral with the annular disc (16).
[Revendication 3] Inducteur (11 ) selon l’une quelconques des revendications précédentes, les crampons (19, 20) s’étendent depuis une périphérie radialement intérieure du disque annulaire et/ou depuis une périphérie radialement extérieure du disque annulaire (16). [Claim 3] Inductor (11) according to any one of the preceding claims, the studs (19, 20) extend from a radially inner periphery of the annular disc and/or from a radially outer periphery of the annular disc (16).
[Revendication 4] Inducteur (11 ) selon l’une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que : [Claim 4] Inductor (11) according to any one of the preceding claims, characterized in that:
- les p crampons sont repartis en deux groupes, p/2 crampons supérieurs (19) et p/2 crampons inférieurs (20), les crampons supérieurs (19) étant radialement plus éloignés de l’axe de rotation (X) que les crampons inférieurs (20), les crampons inférieurs et les crampons supérieurs étant circonférentiellement alternés, et en ce que - the p studs are divided into two groups, p/2 upper studs (19) and p/2 lower studs (20), the upper studs (19) being radially farther from the axis of rotation (X) than the studs lower studs (20), the lower studs and the upper studs being circumferentially alternated, and in that
- l’enroulement inducteur concentrique (12) est monté radialement entre les crampons inférieurs et les crampons supérieurs. - the concentric field winding (12) is mounted radially between the lower studs and the upper studs.
[Revendication 5] Inducteur (11 ) selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 3, caractérisé en ce que les crampons inférieurs (20) s’étendent depuis la périphérie radialement intérieure du disque annulaire (19) et en ce que les crampons supérieurs (19) s’étendent depuis une périphérie radialement extérieure du disque annulaire (16). [Claim 5] Inductor (11) according to the preceding claim taken in combination with Claim 3, characterized in that the lower studs (20) extend from the radially inner periphery of the annular disc (19) and in that the studs (19) extend from a radially outer periphery of the annular disc (16).
[Revendication 6] Inducteur (11 ) selon l’une quelconques des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que : [Claim 6] Inductor (11) according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that:
- les crampons sont répartis circonférentiellement, et en ce que - the studs are distributed circumferentially, and in that
- l’enroulement inducteur concentrique est monté circonférentiellement entre les crampons, les crampons adjacents présentant des polarités opposées sous l’effet du courant d’inducteur circulant dans l’enroulement inducteur de sorte à former les p pôles de l’inducteur. - the concentric field winding is mounted circumferentially between the studs, the adjacent studs having opposite polarities under the effect of the field current flowing in the field winding so as to form the p poles of the inductor.
[Revendication 7] Inducteur (11 ) selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 3, les crampons s’étendent entre la périphérie radialement intérieure du disque annulaire (16) et la périphérie radialement extérieure du disque annulaire (16). [Claim 7] Inductor (11) according to the preceding claim taken in combination with claim 3, the studs extend between the radially inner periphery of the annular disc (16) and the radially outer periphery of the annular disc (16).
[Revendication 8] Machine électrique (10) tournante, notamment de traction, à courant continu et à balais comportant un induit (9) muni d'un bobinage et un inducteur (11 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’enroulement inducteur (12) est parcouru par un courant d'inducteur (Is) indépendant d'un courant d'induit (Ir) alimentant l’induit. [Claim 8] Rotating electric machine (10), in particular traction, direct current and brushed comprising an armature (9) provided with a winding and an inductor (11) according to one of the preceding claims, characterized in that the field winding (12) is traversed by an inductor current (Is) independent of an armature current (Ir) supplying the armature.
[Revendication 9] Véhicule automobile (25) caractérisé en ce qu'il comporte une machine électrique tournante telle que définie selon la revendication précédente pour propulser ledit véhicule. [Claim 9] Motor vehicle (25) characterized in that it comprises a rotating electrical machine as defined according to the preceding claim to propel said vehicle.
[Revendication 10] Véhicule automobile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la machine électrique de traction est implantée sur un essieu arrière (26) entre une roue et un différentiel dudit véhicule automobile
Figure imgf000016_0001
[Claim 10] Motor vehicle according to the preceding claim, characterized in that the electric traction machine is located on a rear axle (26) between a wheel and a differential of said motor vehicle
Figure imgf000016_0001
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