WO2022084080A1 - Synchronous reluctance electric machine with open tangential bridges - Google Patents

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WO2022084080A1
WO2022084080A1 PCT/EP2021/078012 EP2021078012W WO2022084080A1 WO 2022084080 A1 WO2022084080 A1 WO 2022084080A1 EP 2021078012 W EP2021078012 W EP 2021078012W WO 2022084080 A1 WO2022084080 A1 WO 2022084080A1
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bridges
tangential
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radial
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PCT/EP2021/078012
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Baptiste CHAREYRON
Andre Nasr
Victor MEDIAVILLA SANTOS
Thomas VALIN
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IFP Energies Nouvelles
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • HELECTRICITY
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Definitions

  • a general objective targeted by the invention is to achieve better guiding of the magnetic field in a synchro-reluctant electric machine assisted by permanent magnets in order to reduce the vibrations at the level of the rotor, in particular by opening the tangential bridges, while preserving good mechanical strength.
  • said openings of said tangential bridges (6) may have a substantially rectangular radial shape. Indeed, the opening of the bridge in rectangular shape is visible in Figure 2.
  • the radial section can also be made in other shapes, such as for example the trapezium, with the sides inclined towards the center of the rotor or, on the contrary towards the periphery of the rotor. Other geometric shapes can be chosen depending on the manufacturing techniques used.

Abstract

The aim of the invention is to reduce magnetic short circuiting by opening the tangential bridges, thereby increasing the magnetic flux in the air gap and thus improving the electromagnetic performance of the synchronous reluctance machine.

Description

MACHINE ELECTRIQUE SYNCHRO-RELUCTANTE A PONTS TANGENTIELS OUVERTS SYNCHRO-RELUCTANT ELECTRIC MACHINE WITH OPEN TANGENTIAL BRIDGES
Domaine technique Technical area
La présente invention se rapporte à une machine électrique tournante, notamment une machine électrique synchro-réluctante (assistée d'aimants permanents), et concerne plus particulièrement les ponts tangentiels se situant au niveau de la périphérie du rotor. Généralement, une telle machine électrique comporte un stator et un rotor disposés coaxialement l'un dans l'autre. The present invention relates to a rotating electrical machine, in particular a synchro-reluctant electrical machine (assisted by permanent magnets), and relates more particularly to the tangential bridges situated at the level of the periphery of the rotor. Generally, such an electric machine comprises a stator and a rotor arranged coaxially one inside the other.
Dans les machines synchro-réluctantes, l'architecture du rotor joue un rôle important dans le principe de fonctionnement de ce type de machine. Dans les machines synchro- réluctantes à barrières de flux assistées par des aimants permanents, le principal paramètre de conception qui contrôle le compromis entre performance électromagnétique et résistance mécanique est l'épaisseur des ponts, qui relient les différentes parties séparées par les barrières de flux. Ces ponts génèrent un chemin à faible réluctance qui court-circuite les barrières de flux et fait reboucler le flux magnétique créé par les aimants permanents directement sur eux sans générer d’effet magnétique pour le fonctionnement de la machine électrique. Pour augmenter les performances de la machine, on cherche à réduire autant que possible l'épaisseur des ponts ou de les éliminer si possible. In synchro-reluctant machines, the architecture of the rotor plays an important role in the operating principle of this type of machine. In synchro-reluctant machines with flux barriers assisted by permanent magnets, the main design parameter that controls the trade-off between electromagnetic performance and mechanical strength is the thickness of the bridges, which connect the different parts separated by the flux barriers. These bridges generate a low reluctance path that bypasses the flux barriers and loops the magnetic flux created by the permanent magnets back directly onto them without generating a magnetic effect for the operation of the electric machine. To increase the performance of the machine, it is sought to reduce the thickness of the bridges as much as possible or to eliminate them if possible.
Technique antérieure Prior technique
Le rotor d’une machine électrique synchro-réluctante assistée d’aimants permanents est habituellement formé d'un corps de rotor avec un empilage de tôles placé sur un arbre de rotor. Ces tôles comprennent des logements pour des aimants permanents et des perforations pour créer des barrières de flux permettant de diriger radialement le flux magnétique des aimants vers le stator et pour favoriser la création d’un couple reluctant. The rotor of a synchro-reluctant electric machine assisted by permanent magnets is usually formed of a rotor body with a stack of laminations placed on a rotor shaft. These laminations include housings for permanent magnets and perforations to create flux barriers to radially direct the magnetic flux from the magnets to the stator and to promote the creation of a reluctant torque.
Ce type de rotor est généralement logé à l'intérieur d'un stator qui porte des bobinages électriques permettant de générer un champ magnétique permettant d'entraîner en rotation le rotor. This type of rotor is generally housed inside a stator which carries electric windings making it possible to generate a magnetic field making it possible to drive the rotor in rotation.
Comme cela est décrit dans la demande de brevet WO2016188764, le rotor d’une machine synchro-réluctante peut comprendre une pluralité d'évidements axiaux qui traversent les tôles de part en part. Une première série d'évidements axiaux, disposés radialement les uns au-dessus des autres et à distance les uns des autres, forment des logements pour des générateurs de flux magnétiques, ici des aimants permanents sous forme de barreau rectangulaire. Cependant, il a été constaté que les harmoniques de force contre- électromotrice et l'ondulation du couple sont importants dans ce type de machine synchrone à réluctance assistée d'aimants permanents. Ceci peut générer des à-coups et des vibrations au niveau du rotor en entraînant un inconfort d'utilisation de cette machine. As described in patent application WO2016188764, the rotor of a synchro-reluctant machine may comprise a plurality of axial recesses which pass right through the plates. A first series of axial recesses, arranged radially one above the other and at a distance from each other, form housings for magnetic flux generators, here permanent magnets in the form of a bar rectangular. However, it has been found that back EMF harmonics and torque ripple are important in this type of permanent magnet assisted reluctance synchronous machine. This can generate jolts and vibrations at the level of the rotor, causing discomfort when using this machine.
La demande de brevet WO2018083639 décrit un rotor d'un moteur synchrone à réluctance réalisé par un empilement d’une pluralité de tôles superposées, dont chacune comporte deux séries d'ouvertures. Dans certaines ouvertures on introduit des matériaux comme le cuivre afin de faire fonctionner le moteur en mode asynchrone. Dans ce cas de figure, on peut ouvrir les barrières de flux sur la périphérie du rotor afin de favoriser la création du champ magnétique. Patent application WO2018083639 describes a rotor of a synchronous reluctance motor made by stacking a plurality of superimposed sheets, each of which has two series of openings. In certain openings, materials such as copper are introduced in order to operate the motor in asynchronous mode. In this case, it is possible to open the flux barriers on the periphery of the rotor in order to favor the creation of the magnetic field.
Un objectif général visé par l’invention est de réaliser un meilleur guidage du champ magnétique dans une machine électrique synchro-réluctante assistée d’aimants permanents afin de réduire les vibrations au niveau du rotor, en particulier en ouvrant les ponts tangentiels, tout en conservant une bonne tenue mécanique. A general objective targeted by the invention is to achieve better guiding of the magnetic field in a synchro-reluctant electric machine assisted by permanent magnets in order to reduce the vibrations at the level of the rotor, in particular by opening the tangential bridges, while preserving good mechanical strength.
Résumé de l’invention Summary of the invention
L’invention vise à réduire le court-circuit magnétique en ouvrant les ponts tangentiels, ce qui a pour impact d’augmenter le flux magnétique dans l’entrefer et donc d’améliorer les performances électromagnétiques de la machine synchro-reluctante. The invention aims to reduce the magnetic short-circuit by opening the tangential bridges, which has the impact of increasing the magnetic flux in the air gap and therefore improving the electromagnetic performance of the synchro-reluctant machine.
Ce dispositif a été optimisé afin d’assurer une réduction de l’ondulation de couple, une augmentation de couple surtout à basse vitesse de rotation et une réduction du contenu harmonique à vide. This device has been optimized to ensure a reduction in torque ripple, an increase in torque especially at low rotational speed and a reduction in harmonic content when idle.
Selon l’invention, une machine électrique synchro-reluctante comprend un rotor et un stator. Le rotor comprenant p paires de pôles magnétiques, chaque pôle magnétique comportant un axe de pôle magnétique, chaque pôle magnétique comprenant une pluralité d’aimants permanents espacés dans une direction radiale dudit rotor. Le rotor comprend une pluralité de barrières de flux, une pluralité de ponts radiaux agencés entre les aimants permanents et les barrières de flux et une pluralité de ponts tangentiels agencés aux extrémités des barrières de flux faisant face à la périphérie du rotor. Les ponts tangentiels comprennent une largeur (a) selon un axe radial dudit rotor et une ouverture (b) selon une direction tangentielle audit axe radial. According to the invention, a synchro-reluctant electric machine comprises a rotor and a stator. The rotor comprising p pairs of magnetic poles, each magnetic pole having a magnetic pole axis, each magnetic pole comprising a plurality of permanent magnets spaced in a radial direction from said rotor. The rotor includes a plurality of flux barriers, a plurality of radial bridges arranged between the permanent magnets and the flux barriers and a plurality of tangential bridges arranged at the ends of the flux barriers facing the periphery of the rotor. The tangential bridges comprise a width (a) along a radial axis of said rotor and an opening (b) along a direction tangential to said radial axis.
Selon un mode de réalisation, chaque pôle magnétique est composé d’au moins deux aimants positionnés dans des évidements axiaux. Selon un mode de réalisation, chaque pôle comprend au moins deux barrières de flux espacées radialement, chaque dite barrière de flux comprenant un évidement axial et une paire de deux évidements inclinés, lesdits évidements inclinés étant positionnés de part et d’autre de chaque évidement axial et lesdites barrières de flux ont sensiblement une forme de U. According to one embodiment, each magnetic pole is composed of at least two magnets positioned in axial recesses. According to one embodiment, each pole comprises at least two radially spaced flux barriers, each said flux barrier comprising an axial recess and a pair of two angled recesses, said angled recesses being positioned on either side of each axial recess and said flux barriers are substantially U-shaped.
Selon un mode de réalisation, le rapport entre la largeur (a) et l’ouverture (b) satisfait l’expression suivante : 1a<b<3a, de préférence 2a<b<3a. According to one embodiment, the ratio between the width (a) and the opening (b) satisfies the following expression: 1a<b<3a, preferably 2a<b<3a.
Selon un mode de réalisation, les deux évidements inclinés d’au moins une paire de deux évidements inclinés comprennent chacun un aimant permanent et le rapport entre la largeur (a) et l’ouverture (b) satisfait l’expression suivante : 1a<b<3a. According to one embodiment, the two inclined recesses of at least one pair of two inclined recesses each comprise a permanent magnet and the ratio between the width (a) and the opening (b) satisfies the following expression: 1a<b <3y.
Selon un mode de réalisation, l’ouverture des ponts tangentiels est située sensiblement au centre desdits ponts tangentiels. According to one embodiment, the opening of the tangential bridges is located substantially at the center of said tangential bridges.
Selon un mode de réalisation, l’ouverture d’au moins un ensemble des ponts tangentiels est située de manière excentrée par rapport au centre desdits ponts tangentiels. According to one embodiment, the opening of at least one set of tangential bridges is located eccentrically relative to the center of said tangential bridges.
Selon un mode de réalisation, les barrières de flux ont une section radiale sensiblement constante. According to one embodiment, the flow barriers have a substantially constant radial section.
Selon un mode de réalisation, lesdites ouvertures desdits ponts tangentiels ont une forme radiale sensiblement rectangulaire. According to one embodiment, said openings of said tangential bridges have a substantially rectangular radial shape.
Selon un mode de réalisation, ledit rotor est formé par un empilage de tôles agencé sur un arbre de rotor, lesdites tôles étant en matériau ferromagnétique. According to one embodiment, said rotor is formed by a stack of laminations arranged on a rotor shaft, said laminations being made of ferromagnetic material.
Selon un mode de réalisation, l’entrefer séparant ledit rotor et ledit stator a une épaisseur radiale variable, continuellement ondulante. According to one embodiment, the air gap separating said rotor and said stator has a variable, continuously undulating radial thickness.
D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après. Other characteristics and advantages of the device according to the invention will appear on reading the following description of non-limiting examples of embodiments, with reference to the appended figures and described below.
Liste des figures List of Figures
La figure 1A illustre, schématiquement une portion de la coupe radiale d’un rotor afin d’illustrer le positionnement des aimants permanents, des barrières de flux et des ponts à l’intérieur du rotor selon un mode de réalisation de l’invention. La figure 1 B illustre, schématiquement, une portion de la coupe radiale d’un rotor sans les aimants permanents selon un mode de réalisation de l’invention. FIG. 1A schematically illustrates a portion of the radial section of a rotor in order to illustrate the positioning of the permanent magnets, the flux barriers and the bridges inside the rotor according to an embodiment of the invention. FIG. 1B schematically illustrates a portion of the radial section of a rotor without the permanent magnets according to one embodiment of the invention.
La figure 2 illustre, schématiquement et de manière non limitative, un pont tangentiel fermé et un pont tangentiel ouvert. Figure 2 illustrates, schematically and in a non-limiting manner, a closed tangential bridge and an open tangential bridge.
La figure 3A illustre le tracé du couple moyen et la figure 3B illustre l’ondulation en fonction de la longueur de l’ouverture normalisée (^). Figure 3A shows the average torque plot and Figure 3B shows the ripple as a function of normalized opening length (^).
La figure 4 illustre la variation du couple en fonction de la vitesse selon un exemple de réalisation. FIG. 4 illustrates the variation of the torque as a function of the speed according to an exemplary embodiment.
La figure 5 illustre l’évolution du couple moyen en fonction de la position électrique selon un exemple de réalisation. Figure 5 illustrates the evolution of the average torque as a function of the electrical position according to an example embodiment.
La figure 6 illustre l’évolution de la tension à vide à une rotation de 8000 tours/min en fonction de la position électrique selon un exemple de réalisation. Figure 6 illustrates the evolution of the no-load voltage at a rotation of 8000 rpm as a function of the electrical position according to an example embodiment.
Description détaillée de l’invention Detailed description of the invention
La présente invention concerne une machine électrique synchro-réluctante assistée d’aimants permanents. Classiquement, une telle machine électrique comprend un rotor et un stator. The present invention relates to a synchro-reluctant electric machine assisted by permanent magnets. Conventionally, such an electric machine comprises a rotor and a stator.
Dans une machine électrique synchro-réluctante assistée d’aimants permanents, des espaces vides de matière sont aménagés dans le rotor. Ces espaces vides sont appelés barrières de flux. Dans la majorité des cas les barrières de flux sont constituées d’air mais elles peuvent aussi être remplacées par un matériau amagnétique et utiliser une forme spécifique, par exemple en queue d’aronde afin d’augmenter la tenue mécanique. In a synchro-reluctant electric machine assisted by permanent magnets, empty spaces of material are created in the rotor. These empty spaces are called flow barriers. In the majority of cases the flow barriers are made of air but they can also be replaced by a non-magnetic material and use a specific shape, for example dovetail in order to increase the mechanical strength.
De plus, des ponts métalliques sont prévus sur le rotor à la tenue mécanique du rotor. Ces ponts relient les différentes parties du rotor séparées par les barrières de flux. Ces ponts font apparaître un flux de fuite dans les barrières de flux et font perdre en performance électromagnétique. L’épaisseur des ponts dépend de la vitesse à laquelle le rotor va tourner. Lorsqu’on souhaite augmenter cette limite de vitesse, il faudrait augmenter l’épaisseur des ponts pour assurer la bonne tenue mécanique, ce qui va à l’encontre de bonnes performances électromagnétique. Dans le but d’augmenter le rapport de saillance du moteur, dans un mode de réalisation, des aimants permanents peuvent être disposés dans les barrières de flux. Les aimants participent à guider la circulation du flux dans l’axe recherché, ce qui occasionne une augmentation de la puissance, du rendement et du couple. Dans les machines synchro-réluctantes, l'architecture du rotor joue donc un rôle important dans le principe de fonctionnement de ce type de machine. Dans les machines synchro-réluctantes à barrières de flux assistées par des aimants permanents, le principal paramètre de conception qui contrôle le compromis entre performance électromagnétique et résistance mécanique est donc l'épaisseur des ponts qui relient les différentes portions du rotor séparées par les barrières de flux. Ces ponts génèrent un chemin à faible réluctance qui court-circuite les barrières de flux et fait reboucler le flux magnétique créé par les aimants permanents directement sur eux sans générer d’effet magnétique pour le fonctionnement de la machine électrique. Pour augmenter les performances de la machine, on peut réduire autant que possible l'épaisseur des ponts. In addition, metal bridges are provided on the rotor to the mechanical strength of the rotor. These bridges connect the different parts of the rotor separated by the flow barriers. These bridges cause leakage flux to appear in the flux barriers and result in a loss of electromagnetic performance. The thickness of the bridges depends on the speed at which the rotor will turn. When it is desired to increase this speed limit, it would be necessary to increase the thickness of the bridges to ensure good mechanical strength, which goes against good electromagnetic performance. In order to increase the saliency ratio of the motor, in one embodiment, permanent magnets may be disposed in the flux barriers. The magnets participate in guiding the circulation of the flux in the desired axis, which causes an increase in power, efficiency and torque. In synchro-reluctant machines, the architecture of the rotor therefore plays an important role in the operating principle of this type of machine. In synchro-reluctant machines with flux barriers assisted by permanent magnets, the main design parameter which controls the compromise between electromagnetic performance and mechanical resistance is therefore the thickness of the bridges which connect the different portions of the rotor separated by the barriers of flow. These bridges generate a low reluctance path which bypasses the flux barriers and loops the magnetic flux created by the permanent magnets back directly onto them without generating any magnetic effect for the operation of the electric machine. To increase the performance of the machine, the thickness of the bridges can be reduced as much as possible.
L’objet de l’invention vise une conception innovante du rotor d’une machine synchro- réluctante assistée par des aimants permanents, avec une structure préférablement de style "Machaon" produisant une forte densité de puissance. Cependant l’objet de l’invention n’est pas limitée aux machines électriques du type "Machaon". En effet, l’objet de l’invention concerne aussi les machines symétriques. La structure du rotor à barrières de type "Machaon" présente l’intérêt d'augmenter du couple moyen et réduire l’ondulation du couple pour différents points de fonctionnement. The object of the invention is aimed at an innovative design of the rotor of a synchro-reluctant machine assisted by permanent magnets, with a preferably "Swallowtail" style structure producing a high power density. However, the object of the invention is not limited to electrical machines of the "Swallowtail" type. Indeed, the object of the invention also relates to symmetrical machines. The structure of the "Swallowtail" type barrier rotor has the advantage of increasing the average torque and reducing the torque ripple for different operating points.
Généralement, ce type de machine électrique est composé de deux types de ponts, un pont tangentiel qui court-circuite la barrière côté périphérique du rotor et un pont radial qui court-circuite la barrière côté aimant. Les ponts radiaux sont agencés entre les aimants permanents et les barrières de flux, et les ponts tangentiels sont agencés aux extrémités des barrières de flux à proximité de la périphérie du rotor. Generally, this type of electric machine is composed of two types of bridges, a tangential bridge which short-circuits the barrier on the peripheral side of the rotor and a radial bridge which short-circuits the barrier on the magnet side. The radial bridges are arranged between the permanent magnets and the flux barriers, and the tangential bridges are arranged at the ends of the flux barriers near the periphery of the rotor.
Les figures 1 A et 1 B illustrent, schématiquement et de manière non limitative, une vue partielle d’une machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention. L’invention consiste en une machine électrique synchro-reluctante comprenant un rotor (1) et un stator (2). Le rotor (1 ) comprend p paires de pôles magnétiques, chaque pôle magnétique comportant un axe de pôle magnétique (X), chaque pôle magnétique comprenant une pluralité d’aimants permanents (3) espacés dans une direction radiale dudit rotor (1), le rotor (1 ) comprenant une pluralité de barrières de flux, une pluralité de ponts radiaux (5) agencés entre les aimants permanents et les barrières de flux et une pluralité de ponts tangentiels (6) agencés aux extrémités des barrières de flux faisant face à la périphérie du rotor (1). Les ponts tangentiels (6) comprennent une largeur (a) selon un axe radial dudit rotor (1) et une ouverture (b) selon une direction tangentielle audit axe radial. En effet, en raison de la faible influence du pont tangentiel sur la réponse mécanique, cette solution propose d'ouvrir le pont tangentiel. Cette structure permet de réduire les fuites de flux magnétiques dues aux court- circuits magnétiques causés par les ponts tangentiels sans perturber la tenue mécanique. La réduction de cette fuite de flux magnétique implique directement une augmentation de la performance électromagnétique du moteur, augmentant ainsi le couple maximum que le moteur peut générer. Figures 1 A and 1 B illustrate, schematically and in a non-limiting manner, a partial view of an electric machine according to one embodiment of the invention. The invention consists of a synchro-reluctant electric machine comprising a rotor (1) and a stator (2). The rotor (1) comprises p pairs of magnetic poles, each magnetic pole comprising a magnetic pole axis (X), each magnetic pole comprising a plurality of permanent magnets (3) spaced in a radial direction from said rotor (1), the rotor (1) comprising a plurality of flux barriers, a plurality of radial bridges (5) arranged between the permanent magnets and the flux barriers and a plurality of tangential bridges (6) arranged at the ends of the flux barriers facing the periphery of the rotor (1). The tangential bridges (6) comprise a width (a) along a radial axis of said rotor (1) and an opening (b) along a direction tangential to said radial axis. Indeed, due to the weak influence of the tangential bridge on the mechanical response, this solution proposes to open the tangential bridge. This structure makes it possible to reduce magnetic flux leakage due to short- magnetic circuits caused by tangential bridges without disturbing the mechanical strength. Reducing this magnetic flux leakage directly implies an increase in the electromagnetic performance of the motor, thus increasing the maximum torque that the motor can generate.
L’invention se donne pour but de réduire le court-circuit magnétique causé par les ponts tangentiels, le court-circuit magnétique a pour impact de réduire le flux magnétique dans l’entrefer et donc diminuer les performances électromagnétiques de la machine, tout en tenant compte de l’impact sur la tenue mécanique. The aim of the invention is to reduce the magnetic short-circuit caused by the tangential bridges, the magnetic short-circuit has the impact of reducing the magnetic flux in the air gap and therefore reducing the electromagnetic performance of the machine, while holding account of the impact on mechanical strength.
Selon un mode de réalisation, chaque pôle magnétique est composé d’au moins deux aimants permanents (7) positionnés dans des évidements axiaux, les évidements axiaux sont espacés radialement les uns des autres. La figure 1 illustre, à titre d’exemple, un rotor d’une machine électrique synchro-reluctante avec trois aimants permanents par pôle magnétique mais ce mode de réalisation peut comporter alternativement un autre nombre de 2, 4 ou plus d’aimants permanents. Sur cette figure 1 , on représente 6 barrières de flux (10), 3 ponts radiaux (5) et 3 ponts tangentiels (6) de chaque part de l’axe de pôle magnétique. Les ponts tangentiels (6) consistent en un ensemble de deux branches et un espace d’ouverture entre les deux branches. Cette représentation schématique permet de situer les composants d’un pôle magnétique et peut être reproduite à différents intervalles angulaires sur le rotor. According to one embodiment, each magnetic pole is composed of at least two permanent magnets (7) positioned in axial recesses, the axial recesses are spaced radially from each other. Figure 1 illustrates, by way of example, a rotor of a synchro-reluctant electrical machine with three permanent magnets per magnetic pole, but this embodiment may alternatively comprise another number of 2, 4 or more permanent magnets. In this figure 1, there are 6 flux barriers (10), 3 radial bridges (5) and 3 tangential bridges (6) on each side of the magnetic pole axis. The tangential bridges (6) consist of a set of two branches and an opening space between the two branches. This schematic representation makes it possible to locate the components of a magnetic pole and can be reproduced at different angular intervals on the rotor.
Selon un mode de réalisation, chaque pôle comprend au moins deux barrières de flux espacées radialement, chaque dite barrière de flux comprenant une paire de deux évidements inclinés (10), lesdits évidements inclinés (10) étant positionnés de part et d’autre de chaque évidement axial (9) dans lesquels sont disposés les aimants permanents. L’ensemble formé par lesdites barrières de flux et les évidements axiaux ont sensiblement une forme de U. La figure 1A illustre, à titre d’exemple, 3 barrières de flux et une configuration avec 4 paires de pôles, mais l’invention concerne également toute machine électrique synchro-reluctante ayant un nombre différent de paires de pôles, comme par exemple 3, 5 ou 6 paires de pôles et un nombre différent de barrières de flux, selon les besoins de la mise en œuvre de l’invention. According to one embodiment, each pole comprises at least two radially spaced flux barriers, each said flux barrier comprising a pair of two angled recesses (10), said angled recesses (10) being positioned on either side of each axial recess (9) in which the permanent magnets are arranged. The assembly formed by said flux barriers and the axial recesses have substantially a U-shape. FIG. 1A illustrates, by way of example, 3 flux barriers and a configuration with 4 pairs of poles, but the invention also relates any synchro-reluctant electric machine having a different number of pairs of poles, such as for example 3, 5 or 6 pairs of poles and a different number of flux barriers, according to the needs of the implementation of the invention.
Selon un mode de réalisation, le rapport entre la largeur (a) et l’ouverture (b) peut satisfaire l’expression suivante : 1 a<b<3a. De préférence, le rapport entre la largeur (a) et l’ouverture (b) peut satisfaire l’expression suivante : 2a<b<3a. Ces gammes de valeurs permettent un effet sur le couple et sur les ondulations de couple. En effet, si l’ouverture de pont est trop faible, le gain sur le couple est trop faible car le flux arrive quand même à se reboucler. A l’inverse, quand l’ouverture est trop grande, il n’y a plus d’intérêt car le champ magnétique sature ailleurs dans la machine. La figure 1 B illustre, à titre d’exemple, une portion de la coupe radiale d’un rotor sans les aimants permanents. Cette figure permet de mettre en évidence la géométrie radiale du rotor. On peut observer les encoches permettant de centrer en position les aimants permanents. Sur cette figure on peut également illustrer la configuration d’une machine selon un mode de réalisation, dans laquelle on trouve uniquement des aimants radiaux (non représentés). Dans cette configuration, les aimants permanents latéraux sont absents. According to one embodiment, the ratio between the width (a) and the opening (b) can satisfy the following expression: 1 a<b<3a. Preferably, the ratio between the width (a) and the opening (b) can satisfy the following expression: 2a<b<3a. These ranges of values allow an effect on the torque and on the torque ripples. Indeed, if the bridge opening is too small, the gain on the torque is too small because the flow still manages to loop back. Conversely, when the opening is too large, there is no longer any interest because the magnetic field saturates elsewhere in the machine. FIG. 1B illustrates, by way of example, a portion of the radial section of a rotor without the permanent magnets. This figure highlights the radial geometry of the rotor. We can observe the notches allowing to center in position the permanent magnets. This figure can also illustrate the configuration of a machine according to one embodiment, in which there are only radial magnets (not shown). In this configuration, the lateral permanent magnets are absent.
La figure 2 illustre, schématiquement et de manière non limitative, un pont tangentiel fermé et un pont tangentiel ouvert selon un mode de réalisation de l’invention. Sur cette figure on retrouve également les dimensions : épaisseur (a) et ouverture (b), qui permettent de caractériser l’invention. Figure 2 illustrates, schematically and in a non-limiting manner, a closed tangential bridge and an open tangential bridge according to one embodiment of the invention. This figure also shows the dimensions: thickness (a) and opening (b), which make it possible to characterize the invention.
Selon un mode de réalisation, l’ouverture des ponts tangentiels peut être située sensiblement au centre ou, alternativement, de manière excentrée par rapport au centre desdits ponts tangentiels, ce qui peut avoir l’avantage de réaliser une symétrie par rapport à l’axe (X), ou bien pour améliorer les performances magnétiques. According to one embodiment, the opening of the tangential bridges can be located substantially in the center or, alternatively, eccentrically with respect to the center of said tangential bridges, which can have the advantage of achieving symmetry with respect to the axis (X), or to improve magnetic performance.
Selon un mode de réalisation, les barrières de flux peuvent avoir une section radiale sensiblement constante. La section des barrières de flux dans le plan radial est directement liée à la section des parties conductrices de flux magnétique dans le même plan. Les parties conductrices de flux magnétique (voir les parties en gris sur la Figure 1) ont une forme sensiblement en forme de U , en parallèle des barrières de flux. Sur la figure 1 on peut observer que les sections conductrices horizontales et inclinées ont une section sensiblement constante, ce qui permet de guider et de conserver la densité du flux magnétique vers la périphérie du rotor. According to one embodiment, the flow barriers can have a substantially constant radial section. The section of the flux barriers in the radial plane is directly linked to the section of the magnetic flux conductive parts in the same plane. The magnetic flux conductive parts (see the gray parts in Figure 1) have a substantially U-shaped shape, parallel to the flux barriers. In FIG. 1, it can be observed that the horizontal and inclined conductive sections have a substantially constant section, which makes it possible to guide and maintain the density of the magnetic flux towards the periphery of the rotor.
Selon un mode de réalisation, lesdites ouvertures desdits ponts tangentiels (6) peuvent avoir une forme radiale sensiblement rectangulaire. En effet, l’ouverture du pont en forme rectangulaire est visible sur la Figure 2. Toutefois, la section radiale peut être réalisée également sous d’autres formes, comme par exemple le trapèze, avec les côtés inclinés vers le centre du rotor ou, au contraire vers la périphérie du rotor. D’autres formes géométriques peuvent être choisies selon les techniques de fabrication utilisées. According to one embodiment, said openings of said tangential bridges (6) may have a substantially rectangular radial shape. Indeed, the opening of the bridge in rectangular shape is visible in Figure 2. However, the radial section can also be made in other shapes, such as for example the trapezium, with the sides inclined towards the center of the rotor or, on the contrary towards the periphery of the rotor. Other geometric shapes can be chosen depending on the manufacturing techniques used.
Selon un mode de réalisation, ledit rotor (1) peut être formé par un empilage de tôles agencé sur un arbre de rotor, lesdites tôles étant en matériau ferromagnétique. Toutefois d’autres modes de réalisation du rotor sont envisageables, comme par exemple le moulage et l’impression 3d (également appelée fabrication additive). According to one embodiment, said rotor (1) can be formed by a stack of laminations arranged on a rotor shaft, said laminations being made of ferromagnetic material. However, other embodiments of the rotor are possible, such as molding and 3d printing (also called additive manufacturing).
Selon un mode de réalisation, laquelle l’entrefer séparant ledit rotor et ledit stator peut avoir une épaisseur radiale variable, continuellement ondulante. Ce mode de réalisation amplifie les avantages d’une machine ayant des ponts tangentiels ouverts avec les avantages d’une forme de l’entrefer variable afin de rechercher à la fois les performances de couple maximum à basse vitesse d’une machine à faible entrefer et les performances de puissance à haute vitesse de rotation d’une machine à grand entrefer. Selon une variante de ce mode de réalisation, l’entrefer peut avoir une épaisseur comprise entre 0.4 mm et 1 mm et l’épaisseur moyenne dudit entrefer est de préférence égale à 0.6 mm. According to one embodiment, which the air gap separating said rotor and said stator may have a variable, continuously undulating radial thickness. This embodiment amplifies the advantages of a machine having open tangential bridges with the advantages of a variable air gap shape in order to seek both the low speed maximum torque performance of a low air gap machine and the power performance at high rotational speed of a machine with a large air gap. According to a variant of this embodiment, the air gap can have a thickness of between 0.4 mm and 1 mm and the average thickness of said air gap is preferably equal to 0.6 mm.
Comme il va de soi, l’invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation des évidements, décrits ci-dessus à titre d’exemple, elle embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. It goes without saying that the invention is not limited solely to the embodiments of the recesses, described above by way of example, on the contrary it embraces all variant embodiments.
Exemples Examples
D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon ce mode de réalisation, apparaîtront à la lecture ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après. Other characteristics and advantages of the device according to this embodiment will become apparent on reading non-limiting examples of embodiments below, with reference to the appended figures and described below.
Selon un premier exemple, on peut mettre en œuvre un rotor simplifié d’une machine synchro-réluctante assistée d’aimants permanents avec quatre paires de pôles, chaque paire de pôles comprenant trois aimants disposés radialement, et six barrières de flux. Dans la suite de la demande, ce type de machine est appelée machine n°1. Il est à noter que la taille de l’ouverture du pont n’impacte pas les performances mécanique de la tôle à partir du moment où la tôle est ouverte. Pour ce mode de réalisation, l’ouverture peut satisfaire l’expression suivante : 1a<b<3a. According to a first example, it is possible to implement a simplified rotor of a synchro-reluctant machine assisted by permanent magnets with four pairs of poles, each pair of poles comprising three magnets arranged radially, and six flux barriers. In the remainder of the application, this type of machine is referred to as machine No. 1. It should be noted that the size of the opening of the bridge does not impact the mechanical performance of the sheet from the moment the sheet is open. For this embodiment, the opening can satisfy the following expression: 1a<b<3a.
Afin d’illustrer les avantages de ce mode de réalisation pour un rotor de type machine n°1 , à titre d’exemple, on analyse des contraintes mécaniques et l’estimation des avantages pour le flux magnétiques comme suit, par comparaison au même rotor sans ouverture des ponts tangentiels : In order to illustrate the advantages of this embodiment for a rotor of type machine n°1, by way of example, we analyze the mechanical stresses and the estimation of the advantages for the magnetic flux as follows, by comparison with the same rotor without opening tangential bridges:
L’analyse de la contrainte de Von Mises peut être employée en tant que premier critère de tenue mécanique de nos tôles en centrifugation. On constate alors une que la contrainte initialement dans le pont tangentiel se répercute sur le pont radial faisant passer ainsi la contrainte maximale dans le pont radial de 409MPa à 420MPa. Un second critère pour évaluer l’impact sur les performances mécaniques peut être la déformation de la tôle. En conclusion, les ponts tangentiels sont peu sollicités mécaniquement comparé aux ponts radiaux en centrifugation dans le cas de tôles type machine n°1. Ouvrir les ponts tangentiels pour améliorer les performances électromagnétiques a donc un impact faible sur la dégradation de la fiabilité mécanique. Concernant l’impact au niveau électromagnétique, la largeur de l’ouverture a un impact significatif sur les performances électromagnétiques. Sur la figure 3A, on trace l’évolution du couple moyen, et respectivement sur la figure 3B l’ondulation en fonction de la longueur de l’ouverture normalisée (^). Sur l’axe des abscisses des figures 3A et 3B, on retrouve la variation du rapport (a/b) sans dimension. Sur l’axe des ordonnées de la figure 3A, on retrouve la variation du couple à courant maximal et basse vitesse exprimée en Nm, et sur l’axe des ordonnées de la figure 3B, on retrouve la variation de l’ondulation de couple, exprimée en %. On constate alors sur la figure 3A que le couple moyen augmente jusqu’à atteindre un plateau pour une ouverture autour de 3 fois l’épaisseur du pont (a). De la même façon, l’ondulation diminue puis a tendance à augmenter. Ainsi on peut définir dans notre cas un idéal pour une ouverture autour de 1 à 3 fois l’épaisseur de pont (a). The analysis of the Von Mises stress can be used as the first criterion of mechanical strength of our sheets in centrifugation. It is then observed that the stress initially in the tangential bridge is reflected on the radial bridge thus increasing the maximum stress in the radial bridge from 409 MPa to 420 MPa. A second criterion for evaluating the impact on the mechanical performance can be the deformation of the sheet. In conclusion, the tangential bridges are less stressed mechanically compared to the radial bridges in centrifugation in the case of sheets type machine n°1. Opening the tangential bridges to improve the electromagnetic performance therefore has a low impact on the degradation of the mechanical reliability. Regarding the impact at the electromagnetic level, the width of the opening has a significant impact on the electromagnetic performance. In FIG. 3A, the evolution of the average torque is plotted, and respectively in FIG. 3B the ripple as a function of the length of the normalized opening (^). On the abscissa axis of FIGS. 3A and 3B, we find the variation of the ratio (a/b) without dimension. On the ordinate axis of FIG. 3A, we find the variation of the torque at maximum current and low speed expressed in Nm, and on the ordinate axis of FIG. 3B, we find the variation of the torque ripple, expressed in %. It is then observed in FIG. 3A that the average torque increases until it reaches a plateau for an opening around 3 times the thickness of the bridge (a). In the same way, the ripple decreases then tends to increase. Thus we can define in our case an ideal for an opening around 1 to 3 times the bridge thickness (a).
Finalement, on peut exprimer l’avantage de ce mode de réalisation sous la forme du graphique de la figure 4, qui représente la variation du couple, sur l’axe des ordonnées, exprimé en Nm en fonction de la vitesse, sur l’axe des abscisses, exprimée en tours/min. Les deux courbes A et B représentent une machine avec les ponts tangentiels ouverts (A) et respectivement une machine avec les ponts tangentiels fermés (B). Sur cette figure 4, on peut constater que le gain était toujours présent à haute vitesse et permet de gagner plusieurs kW à haute vitesse. On constate un gain sur toute la plage de vitesse, permettant d’augmenter la puissance maximale de la machine ainsi que la puissance à haute vitesse. Finally, the advantage of this embodiment can be expressed in the form of the graph in figure 4, which represents the variation of the torque, on the ordinate axis, expressed in Nm as a function of the speed, on the axis abscissa, expressed in revolutions/min. The two curves A and B represent a machine with the tangential bridges open (A) and respectively a machine with the tangential bridges closed (B). In this figure 4, it can be seen that the gain was still present at high speed and makes it possible to gain several kW at high speed. There is a gain over the entire speed range, making it possible to increase the maximum power of the machine as well as the power at high speed.
Selon une variante de ce mode de réalisation, dans laquelle les deux évidements inclinés (10) d’au moins une paire de deux évidements inclinés (10) comprennent chacun un aimant permanent (8) et le rapport entre la largeur (a) et l’ouverture (b) satisfait l’expression suivante : 1a<b<3a. According to a variant of this embodiment, in which the two inclined recesses (10) of at least one pair of two inclined recesses (10) each comprise a permanent magnet (8) and the ratio between the width (a) and the opening (b) satisfies the following expression: 1a<b<3a.
Selon un premier exemple, on peut mettre en œuvre un rotor simplifié d’une machine synchro-réluctante assistée d’aimants permanents avec quatre paires de pôles, chaque paire de pôle comprenant trois aimants disposés radialement, six barrières de flux et des aimants permanents latéraux (8) dans les espaces (10). Dans la suite de la demande, ce type de machine est appelée machine n°2. According to a first example, it is possible to implement a simplified rotor of a synchro-reluctant machine assisted by permanent magnets with four pairs of poles, each pair of poles comprising three magnets arranged radially, six flux barriers and lateral permanent magnets (8) in the spaces (10). In the rest of the application, this type of machine is called machine No. 2.
La machine n°2 est une machine synchro-reluctante assistée par des aimants permanents latéraux (8) et, à titre d’exemple, on analyse des contraintes mécaniques et l’estimation des avantages pour le flux magnétiques comme suit, par comparaison à la même machine électrique sans ouverture des ponts tangentiels : Machine n°2 is a synchro-reluctant machine assisted by lateral permanent magnets (8) and, by way of example, the mechanical stresses and the estimation of the advantages for the magnetic flux are analyzed as follows, compared to the same electric machine without opening the tangential bridges:
L’analyse de la contrainte de Von Mises peut être employée en tant que premier critère de tenue mécanique de nos tôles en centrifugation. On constate alors une que la contrainte initialement dans le pont tangentiel se répercute sur le pont radial faisant passer ainsi la contrainte max dans le pont radial de 230MPa à 314MPa. Ici l’impact est plus important que sur la machine n°1 car les aimants latéraux apportent plus de masse en centrifugation et sollicitent les ponts tangentiels plus localement. De plus les ponts sont très fins, proche de la limite de réalisation minimale possible (0.4mm), cela a pour impact que la quantité de matière retirée par la suppression des ponts tangentiels dont l’épaisseur est identique (0.4mm) sur nos designs est proportionnellement plus importante. En résumé, l’impact de la suppression des ponts tangentiels dans cet exemple est moins négligeable sur les performances mécaniques mais celle-ci restent acceptables. The analysis of the Von Mises stress can be used as the first criterion of mechanical strength of our sheets in centrifugation. We then observe that the constraint initially in the tangential bridge affects the radial bridge thus increasing the maximum stress in the radial bridge from 230MPa to 314MPa. Here the impact is greater than on machine n°1 because the side magnets bring more mass in centrifugation and stress the tangential bridges more locally. In addition, the bridges are very thin, close to the minimum possible realization limit (0.4mm), this has the impact that the quantity of material removed by the removal of tangential bridges whose thickness is identical (0.4mm) on our designs is proportionally greater. In summary, the impact of removing the tangential bridges in this example is less negligible on the mechanical performance, but it remains acceptable.
Concernant l’impact au niveau électromagnétique, la largeur de la coupure a un impact significatif sur les performances électromagnétiques. Sur la figure 5, on trace l’évolution du couple moyen, sur l’axe des abscisses, exprimé en N m en fonction de la position électrique, sur l’axe des abscisses, exprimée en °e sur une échelle entre 0 et 60°e, ce qui correspond, dans notre cas de figure sur un rotor à 4 paires de pole magnétique, à un intervalle angulaire de 15° mécanique. Sur la figure 5 on constate un gain de 5N.m (+1.3%) entre les courbes A et B, qui représentent un rotor avec les ponts tangentiels fermés et respectivement avec les ponts tangentiels ouverts. L’analyse de cette figure 5 permet d’observer un autre avantage de ce mode de réalisation, qui consiste en une baisse de l’ondulation. On constate ainsi un gain sur toute la plage de vitesse nous permettant de gagner 2kW environ sur la puissance maximale et la puissance à haute vitesse. Regarding the impact at the electromagnetic level, the width of the cut has a significant impact on the electromagnetic performance. In Figure 5, the evolution of the average torque is plotted, on the abscissa axis, expressed in N m as a function of the electrical position, on the abscissa axis, expressed in °e on a scale between 0 and 60 °e, which corresponds, in our case on a rotor with 4 pairs of magnetic poles, to an angular interval of 15° mechanical. In figure 5, there is a gain of 5N.m (+1.3%) between curves A and B, which represent a rotor with the tangential bridges closed and respectively with the tangential bridges open. The analysis of this figure 5 makes it possible to observe another advantage of this embodiment, which consists of a reduction in the ripple. There is thus a gain over the entire speed range allowing us to gain approximately 2kW on the maximum power and the power at high speed.
Toujours à titre d’exemple, le tableau 1 suivant reflète la variation de puissance mesurée sur une machine de type machine type n°2 pour la puissance maximale et la puissance obtenue à une vitesse de rotation de 8000 tours/min selon que les mesures concernent une machine de type machine type n°2 pourvue de ponts tangentiels fermés et respectivement sur une machine de type machine type n°2 avec des ponts tangentiels ouverts. Still by way of example, the following table 1 reflects the variation in power measured on a machine of type machine type no. 2 for the maximum power and the power obtained at a rotational speed of 8000 rpm depending on whether the measurements concern a machine type machine type n°2 provided with closed tangential bridges and respectively on a machine type machine type n°2 with open tangential bridges.
[Table 1]
Figure imgf000012_0001
[Table 1]
Figure imgf000012_0001
Sur la figure 6, nous avons tracé l’évolution de la tension à vide (BEMF, de l’Anglais « back electromotive force ») sur l’axe des abscisses, exprimé en V à une rotation de 8000 tours/min en fonction de la position électrique, sur l’axe des abscisses, exprimée en °e sur une échelle entre 0 et 90°e. Les courbes A et B représentent une machine avec des ponts tangentiels fermés et respectivement ouverts. Cette différence est sensiblement négligeable sur la variation de la BEMF mais la différence est surtout visible sur le contenu harmonique. En effet, on peut observer dans les zones avec une amplitude positive et négative maximales un contenu harmonique réduit, ce qui représente une amélioration sensible de la mise en œuvre de ce mode de réalisation. In Figure 6, we have plotted the evolution of the no-load voltage (BEMF, from the English "back electromotive force") on the abscissa axis, expressed in V at a rotation of 8000 rpm as a function of the electrical position, on the abscissa axis, expressed in °e on a scale between 0 and 90°e. Curves A and B represent a machine with closed and open tangential bridges respectively. This difference is significantly negligible. on the variation of the BEMF but the difference is especially visible on the harmonic content. In fact, it is possible to observe in the zones with a maximum positive and negative amplitude a reduced harmonic content, which represents a significant improvement in the implementation of this embodiment.

Claims

Revendications Machine électrique synchro-reluctante comprenant un rotor (1) et un stator (2), le rotor (1) comprenant p paires de pôles magnétiques, chaque pôle magnétique comportant un axe de pôle magnétique, chaque pôle magnétique comprenant une pluralité d’aimants permanents espacés dans une direction radiale dudit rotor (1 ), le rotor (1) comprenant une pluralité de barrières de flux, une pluralité de ponts radiaux (5) agencés entre les aimants permanents et les barrières de flux et une pluralité de ponts tangentiels (6) agencés aux extrémités des barrières de flux faisant face à la périphérie du rotor (1), caractérisé en ce que les ponts tangentiels (6) comprennent une largeur (a) selon un axe radial dudit rotor et une ouverture (b) selon une direction tangentielle audit axe radial. Machine selon la revendication 1 , dans laquelle chaque pôle magnétique est composé d’au moins deux aimants (7) positionnés dans des évidements axiaux. Machine selon la revendication 2, dans laquelle chaque pôle comprend au moins deux barrières de flux espacées radialement, chaque dite barrière de flux comprenant un évidement axial (9) et une paire de deux évidements inclinés (10), lesdits évidements inclinés (10) étant positionnés de part et d’autre de chaque évidement axial (9) et lesdites barrières de flux ont sensiblement une forme de U. Machine selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le rapport entre la largeur (a) et l’ouverture (b) satisfait l’expression suivante : 1 a<b<3a, de préférence 2a<b<3a. Machine électrique selon l’une des revendications 2 ou 3, dans laquelle les deux évidements inclinés (10) d’au moins une paire de deux évidements inclinés (10) comprennent chacun un aimant permanent (8) et le rapport entre la largeur (a) et l’ouverture (b) satisfait l’expression suivante : 1 a<b<3a. Machine selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle l’ouverture des ponts tangentiels est située sensiblement au centre desdits ponts tangentiels. Machine selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle l’ouverture d’au moins un ensemble des ponts tangentiels est située de manière excentrée par rapport au centre desdits ponts tangentiels. Machine selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle les barrières de flux ont une section radiale sensiblement constante. Machine électrique selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle lesdites ouvertures desdits ponts tangentiels (6) ont une forme radiale sensiblement rectangulaire. Machine selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle ledit rotor (1 ) est formé par un empilage de tôles agencé sur un arbre de rotor, lesdites tôles étant en matériau ferromagnétique. Machine selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle l’entrefer séparant ledit rotor (1 ) et ledit stator a une épaisseur radiale variable, continuellement ondulante. Claims Synchro-reluctant electric machine comprising a rotor (1) and a stator (2), the rotor (1) comprising p pairs of magnetic poles, each magnetic pole comprising a magnetic pole axis, each magnetic pole comprising a plurality of magnets permanent magnets spaced in a radial direction of said rotor (1), the rotor (1) comprising a plurality of flux barriers, a plurality of radial bridges (5) arranged between the permanent magnets and the flux barriers and a plurality of tangential bridges ( 6) arranged at the ends of the flux barriers facing the periphery of the rotor (1), characterized in that the tangential bridges (6) comprise a width (a) along a radial axis of said rotor and an opening (b) along a tangential direction to said radial axis. Machine according to claim 1, in which each magnetic pole is composed of at least two magnets (7) positioned in axial recesses. Machine according to claim 2, wherein each pole comprises at least two radially spaced flux barriers, each said flux barrier comprising an axial recess (9) and a pair of two angled recesses (10), said angled recesses (10) being positioned on either side of each axial recess (9) and said flow barriers have a substantially U-shape. Machine according to one of the preceding claims, in which the ratio between the width (a) and the opening ( b) satisfies the following expression: 1 a<b<3a, preferably 2a<b<3a. Electric machine according to one of Claims 2 or 3, in which the two inclined recesses (10) of at least one pair of two inclined recesses (10) each comprise a permanent magnet (8) and the ratio between the width (a ) and opening (b) satisfies the following expression: 1 a<b<3a. Machine according to one of the preceding claims, in which the opening of the tangential bridges is located substantially at the center of the said tangential bridges. Machine according to one of Claims 1 to 5, in which the opening of at least one set of tangential bridges is located eccentrically with respect to the center of said tangential bridges. Machine according to one of the preceding claims, in which the flow barriers have a substantially constant radial section. Electric machine according to one of the preceding claims, in which the said openings of the said tangential bridges (6) have a substantially rectangular radial shape. Machine according to one of the preceding claims, in which the said rotor (1) is formed by a stack of laminations arranged on a rotor shaft, the said laminations being of ferromagnetic material. Machine according to one of the preceding claims, in which the air gap separating the said rotor (1) and the said stator has a variable, continuously undulating radial thickness.
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0955714A2 (en) * 1998-05-04 1999-11-10 ABB Motors Oy Permanent magnet synchronous machine
FR2958465A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-07 Valeo Equip Electr Moteur SYNCHRONOUS ROTATING ELECTRIC MACHINE WITH PERMANENT MAGNETS AND FLOW CONCENTRATION
US20110273049A1 (en) * 2010-05-10 2011-11-10 Remy Technologies, L.L.C. Rotor lamination assembly
WO2013168295A1 (en) * 2012-05-11 2013-11-14 株式会社安川電機 Rotating electrical machine
KR20140028737A (en) * 2012-08-30 2014-03-10 현대모비스 주식회사 Rotator for high power motor
WO2016188764A1 (en) 2015-05-28 2016-12-01 IFP Energies Nouvelles Rotating electric machine with a stator with closed notches and more particularly variable-reluctance synchronous electric machine assisted by permanent magnets
US20170085143A1 (en) * 2014-04-08 2017-03-23 Mitsubishi Electric Corporation Embedded permanent magnet rotary electric machine
WO2018083639A1 (en) 2016-11-03 2018-05-11 Bonfiglioli Riduttori S.P.A. Self-starting synchronous reluctance motor
US20190199150A1 (en) * 2016-11-24 2019-06-27 Jaguar Land Rover Limited Electric machine apparatus
US20200021153A1 (en) * 2017-01-12 2020-01-16 Aisin Aw Co., Ltd. Rotor for rotating electrical machine
EP3667871A1 (en) * 2018-12-10 2020-06-17 Baumüller Nürnberg GmbH Electric machine
FR3094583A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-02 IFP Energies Nouvelles Electric machine rotor with asymmetric poles and side magnets

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0955714A2 (en) * 1998-05-04 1999-11-10 ABB Motors Oy Permanent magnet synchronous machine
FR2958465A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-07 Valeo Equip Electr Moteur SYNCHRONOUS ROTATING ELECTRIC MACHINE WITH PERMANENT MAGNETS AND FLOW CONCENTRATION
US20110273049A1 (en) * 2010-05-10 2011-11-10 Remy Technologies, L.L.C. Rotor lamination assembly
WO2013168295A1 (en) * 2012-05-11 2013-11-14 株式会社安川電機 Rotating electrical machine
KR20140028737A (en) * 2012-08-30 2014-03-10 현대모비스 주식회사 Rotator for high power motor
US20170085143A1 (en) * 2014-04-08 2017-03-23 Mitsubishi Electric Corporation Embedded permanent magnet rotary electric machine
WO2016188764A1 (en) 2015-05-28 2016-12-01 IFP Energies Nouvelles Rotating electric machine with a stator with closed notches and more particularly variable-reluctance synchronous electric machine assisted by permanent magnets
WO2018083639A1 (en) 2016-11-03 2018-05-11 Bonfiglioli Riduttori S.P.A. Self-starting synchronous reluctance motor
US20190199150A1 (en) * 2016-11-24 2019-06-27 Jaguar Land Rover Limited Electric machine apparatus
US20200021153A1 (en) * 2017-01-12 2020-01-16 Aisin Aw Co., Ltd. Rotor for rotating electrical machine
EP3667871A1 (en) * 2018-12-10 2020-06-17 Baumüller Nürnberg GmbH Electric machine
FR3094583A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-02 IFP Energies Nouvelles Electric machine rotor with asymmetric poles and side magnets

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