WO2022167225A1 - Rotor de machine electrique avec deux barrieres de flux par pole magnetique - Google Patents

Rotor de machine electrique avec deux barrieres de flux par pole magnetique Download PDF

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WO2022167225A1
WO2022167225A1 PCT/EP2022/051189 EP2022051189W WO2022167225A1 WO 2022167225 A1 WO2022167225 A1 WO 2022167225A1 EP 2022051189 W EP2022051189 W EP 2022051189W WO 2022167225 A1 WO2022167225 A1 WO 2022167225A1
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flux barrier
rotor
central recess
recesses
magnetic pole
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Application number
PCT/EP2022/051189
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English (en)
Inventor
Koua Malick CISSE
Abdenour ABDELLI
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles
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Definitions

  • the present invention relates to a synchro-reluctant rotating electric machine (assisted by permanent magnets), and relates more particularly to the particular architecture of a rotor of such an electric machine.
  • such an electric machine comprises a stator and a rotor arranged coaxially one inside the other.
  • the rotor is formed from 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 allowing the magnetic flux of the magnets to be directed radially towards the stator and to favor the creation of a reluctant torque, and to lighten this rotor to reduce the centrifugal forces that the sheet stack must withstand.
  • This rotor is generally housed inside a stator which carries electric windings configured to generate a rotating magnetic field making it possible to drive the rotor in rotation.
  • the rotor of a synchro-reluctant machine comprises a plurality of axial recesses which pass through the plates right through.
  • a first series of axial recesses arranged radially above each other and at a distance from each other, form housings for magnetic flux generators, here magnets permanent in the form of a rectangular bar.
  • the other series of recesses consists of perforations with an inclined radial direction, which leave from these housings to arrive near the edge of the sheets, near the air gap.
  • the inclined perforations are arranged symmetrically with respect to the magnet housings so as to each time form a substantially V-shaped geometric figure with a flattened bottom with the flat bottom formed by the magnet housing and with the inclined arms of this V formed by the perforations. This creates flow barriers formed by the perforations.
  • the magnetic flux coming from the permanent magnets can then only pass through the solid parts between the perforations. These solid parts are made of a ferromagnetic material.
  • Patent applications US 2018145552 and US 2020259377 describe electrical machines, with, for each magnetic pole, two flux barriers: the internal flux barrier comprises two recesses and four permanent magnets, and the external flux barrier comprises two recesses and two permanent magnets.
  • the recesses of the flux barriers are continuous (i.e. without a magnetic bridge between the recesses), which generates mechanical stresses in the rotor laminations.
  • these electric machines require having six permanent magnets per pole, which is expensive.
  • Patent application CN 208241428 describes electrical machines, with, for each magnetic pole, two flux barriers, the internal U-shaped flux barrier and the external V-shaped flux barrier.
  • the recesses of the flux barriers are continuous (i.e. with no magnetic bridge between the recesses), which generates mechanical stresses in the rotor laminations and limits high-speed operation.
  • Patent application US 7,902,710 describes electrical machines, with, for each magnetic pole, two flux barriers, the internal U-shaped barrier and the external V-shaped flux barrier.
  • the flux barriers external flows lead to the periphery of the rotor.
  • the internal flux barriers are not symmetrical, since certain recesses open onto the periphery of the rotor. Due to the recesses which open onto the periphery of the rotor, significant mechanical stresses are applied in the laminations of the rotor body. In addition, the periphery of the rotor not being regular, this involves aerodynamic losses.
  • Patent application WO 2011/128842 describes a method for magnetizing magnets within a rotor of an electrical machine.
  • the parts to be magnetized are inserted into recesses.
  • specific recesses are provided for the insertion of coils for the magnetization of the parts to be magnetized. Due to the specific recesses for the insertion of coils, the design of such a rotor is complex and expensive.
  • Patent application CN10963001 describes electrical machines, with, for each magnetic pole, two flux barriers, the internal U-shaped flux barrier composed of four recesses and the external U-shaped flux barrier composed of three recesses. Due to the number of permanent magnets in the internal flux barrier, the manufacture of the rotor requires a large number of operations to insert the permanent magnets. Summary of the invention
  • the object of the invention is to form an electric machine with good performance, in terms of torque and power, while limiting the mechanical stresses, in particular to cover applications of the electric machine over large ranges of rotational speed, including including at high speed (for example 20,000 or 30,000 rpm).
  • the invention relates to an electric machine rotor which comprises a rotor body within which flux barriers are formed, with an external flux barrier and an internal flux barrier.
  • the inner flux barrier is substantially U-shaped
  • the outer flux barrier is substantially I-shaped, each flux barrier comprising at least one radial magnetic bridge and one tangential magnetic bridge. This constitution of the flux barriers allows good performance in terms of torque and power, while limiting the mechanical stresses.
  • the invention relates to a rotor for an electric machine, said rotor comprising a rotor body formed by a stack of laminations, preferably placed on a rotor shaft, and a plurality of pairs of magnetic poles, each magnetic pole is composed of two barriers of flux constituting each magnetic pole, including an external flux barrier and an internal flux barrier, and at least one permanent magnet positioned in an axial recess of one of said two flux barriers.
  • said internal flux barrier For each magnetic pole, said internal flux barrier consists of two inclined recesses positioned and spaced on either side of a central recess, said central recess of said internal flux barrier being perpendicular to the radius of said rotor, and said recesses inclined of said internal flux barrier being spaced from the periphery of the rotor, and in that, for each magnetic pole, said external flux barrier consists of two lateral recesses spaced on either side of a central recess, said central recess of the outer flux barrier being perpendicular to said radius of the rotor which is perpendicular to said central recess of the inner flux barrier, and in that said lateral recesses of the outer flux barrier are arranged in the extension of the central recess of the outer flux barrier, said lateral recesses of the outer flux barrier being spaced from the periphery of the rotor.
  • a permanent magnet for each magnetic pole, a permanent magnet, preferably a single permanent magnet, is positioned in said central recess of said internal flux barrier. According to one implementation, for each magnetic pole, a permanent magnet, preferably a single permanent magnet, is positioned in each inclined recess of said internal flux barrier.
  • a permanent magnet preferably a single permanent magnet, is positioned in said central recess of the external flux barrier.
  • said inclined recesses of said internal flux barrier and/or said lateral recesses of said external flux barrier are symmetrical with respect to said radius perpendicular to said central recess of said internal flux barrier.
  • two consecutive magnetic poles are asymmetrical.
  • the opening angle of the inclined recesses of said internal flow barrier is acute.
  • each magnetic pole comprises a plurality of permanent magnets arranged in said recesses of said flux barriers, said permanent magnets being of identical dimensions.
  • each magnetic pole comprises a permanent magnet in the central recess of said internal flux barrier, and a permanent magnet in the central recess of said external flux barrier of dimensions identical to those of the magnet permanent in said central recess of said internal flux barrier.
  • said number of pairs of magnetic poles is between 1 and 9, preferably between 3 and 6, and is preferably 4.
  • said at least one permanent magnet has a rectangular section.
  • said lateral recesses of said external flow barrier have a substantially curved section, for example circular, elliptical or oval.
  • said side recesses of said outer flow barrier have a radial dimension less than or equal to the radial dimension of the central recess of said outer flow barrier.
  • the radial dimension of said side recesses of said outer flow barrier is substantially equal to the circumferential dimension of said side recesses of said outer flow barrier.
  • the circumferential dimension of the central recess of the internal flux barrier is substantially equal to the circumferential dimension of the central recess of said external flux barrier.
  • the radial dimension of the central recess of the internal flux barrier is substantially equal to the radial dimension of the central recess of said external flux barrier.
  • the invention relates to an electric machine comprising a stator and a rotor according to one of the preceding characteristics, said rotor being housed inside said stator.
  • said stator comprises a plurality of radial notches arranged circumferentially along said stator.
  • said electric machine is of the synchro-reluctant electric machine type assisted by permanent magnets.
  • Figure 1 illustrates a sheet of a rotor according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 illustrates a geometric parameterization of the internal flux barrier of the rotor according to the embodiment of FIG.
  • FIG. 3 illustrates a geometric parameterization of the recesses of the flux barriers according to the embodiment of FIG.
  • Figure 4 illustrates a rotor according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 5 illustrates a rotor according to a second embodiment of the invention.
  • Figure 6 illustrates a rotor according to a third embodiment of the invention.
  • Figure 7 illustrates a rotor according to a fourth embodiment of the invention.
  • Figure 8 illustrates a rotor according to a fifth embodiment of the invention.
  • FIG. 10 illustrates an angular setting of the rotor according to the embodiment of FIG.
  • Figure 11 illustrates a rotor according to a seventh embodiment of the invention.
  • the present invention relates to a rotor for an electric machine, in particular an electric machine of the synchro-reluctant type assisted by permanent magnets. Furthermore, the present invention relates to an electric machine comprising a rotor according to the invention and a stator, the rotor being arranged within the stator coaxially thereto.
  • the rotor for an electric machine comprises:
  • a rotor body formed by a stack of laminations preferably the rotor body can be placed on a rotor shaft,
  • each magnetic pole is composed of: o two flux barriers (only two flux barriers): an external flux barrier, which is closer to the periphery of the rotor, and a flux barrier internal, which is closer to the center of the rotor, the flux barriers are formed by a plurality of axial recesses (the axial direction being the axial direction of the rotor), o at least one permanent magnet positioned in one of the axial recesses of said body of the rotor.
  • Said at least one permanent magnet makes it possible to generate a magnetic flux, allowing the rotation of the rotor by the creation of a rotating magnetic field which can also be generated by the stator.
  • the flux barriers make it possible to guide the magnetic field generated by the rotor and by the at least one permanent magnet towards the air gap (the air gap being the space formed between the periphery of the rotor and the stator), so as to limit magnetic flux leaks and increase the performance (particularly torque and power) of the electrical machine.
  • a magnetic pole pair includes two magnetic poles of opposite polarity.
  • the internal flux barrier consists of three recesses: two inclined (lateral) recesses positioned and spaced on either side of a central recess, which is perpendicular to a radius of the rotor .
  • the recesses of the internal flux barrier substantially form a U (in a cross section to the axis of the rotor, which corresponds to the plane of a sheet constituting the rotor body), the bottom of the U being formed by the central recess, and the opposite segments of the U being formed by the angled recesses.
  • the two angled recesses are spaced from the periphery of the rotor.
  • each inclined recess is oriented so as to form an angle with respect to the radius perpendicular to the central recess, this angle being non-zero and not being straight (in other words, the inclined recesses are neither parallel nor perpendicular to the radius perpendicular to the central recess).
  • the outer flux barrier consists of three recesses: two side recesses positioned and spaced on either side of a central recess, which is orthogonal to the radius of the rotor perpendicular to the central recess of the internal flux barrier.
  • the central recesses of the inner and outer flow barriers are parallel.
  • the side recesses are arranged in the extension of the central recess of the outer flow barrier.
  • the lateral recesses and the central recess are substantially aligned.
  • the recesses of the outer flux barrier substantially form an I (in a cross section to the axis of the rotor, which corresponds to the plane of a sheet constituting the rotor body), the I being perpendicular to the radius of the rotor.
  • the two side recesses are spaced from the periphery of the rotor.
  • there is a magnetic bridge (a bridge of magnetic material) between the side recesses and the central recess there is a magnetic bridge (a bridge of magnetic material) between the side recesses and the periphery of the rotor.
  • the tangential magnetic bridges make it possible to create a local saturation, and thus allow the magnetic flux created by the at least one permanent magnet to be directed towards the air gap of the electric machine
  • the radial magnetic bridges make it possible to improve the mechanical strength of the electric machine at high speed (for example 20,000, 30,000 rpm).
  • This advantage can also be put to use for low speed applications (eg 10000 rpm) to optimize axles and maximize torque density.
  • the sheets can be made of ferromagnetic material so as to guide the magnetic flux created by permanent magnets and possibly the stator winding.
  • the recesses of the flux barriers can be obtained by perforations in the stacked laminations forming the rotor body, and the magnetic bridges are formed by the lamination itself.
  • the at least one permanent magnet may have a rectangular parallelepipedic shape, one dimension of which is parallel to the axis of the rotor.
  • the at least one permanent magnet may have the shape of a rectangle.
  • all the permanent magnets can have a rectangular parallelepiped shape.
  • the at least one permanent magnet can have other shapes, in particular a shape of a parallelogram in a cross section to the axis of the rotor, for example, substantially a shape of a trapezium.
  • the permanent magnets can be plasto magnets (flexible magnets)
  • the permanent magnet can have a parallelogram shape in a cross section, or a curved shape.
  • Mention may in particular be made of the plasto-ferrite material, which is composed of ferrite powder mixed with a thermoplastic binder. This compound combines the magnetic properties of ferrite with the mechanical properties of thermoplastic.
  • the recesses except the side recesses of the outer flux barrier may preferably have a shape compatible with the shape of the at least one permanent magnet.
  • the recess may substantially have the shape of a parallelogram (according to a cross section), for example a trapezium or a rectangle, or a curve (in particular in the case of a plasto-magnet).
  • the recesses (with the exception of the side recesses of the external flux barrier) may further comprise additional shapes at at least one, preferably at both, ends of the considered recess in the cross section of the rotor. These additional shapes can be circular, rectangular, oval, curved, L-shaped, or otherwise.
  • the recesses make it possible, when a permanent magnet is provided in the recess, to limit the losses of magnetic flux and to channel the magnetic flux towards the air gap of the electric machine and to limit the mechanical stress in the magnetic bridges .
  • These additional shapes can be filled with material such as resin, in order to ensure in particular the mechanical and thermal resistance of the permanent magnets.
  • the recesses may preferably not include additional shapes at the ends.
  • the side recesses of the external flow barrier can be of any shape, in particular they can have different cross sections: rectangular, circular, oval, elliptical, parallelogram, etc.
  • the side recesses of the outer flux barrier may have a curved shape, for example circular, elliptical or oval.
  • the dimensions of the side recesses of the outer flux barrier are small compared to the dimensions of the other recesses of the inner flux barrier and the central recess of the inner flux barrier. Indeed, these lateral recesses of the external flux barrier are provided without a permanent magnet.
  • the side recesses of the outer flow barrier can have a radial dimension (taken according to the radius perpendicular to the central recess) less than or equal to the radial dimension of the central recess of the external flow barrier. This dimensioning allows the magnetic fluxes to be guided towards the air gap.
  • the circumferential dimension (taken along a straight line orthogonal to the radius perpendicular to the central recess) of a lateral recess of the external flow barrier may be substantially equal to the radial dimension of this lateral recess of the flow barrier external.
  • the rotor may have no recess for the insertion of a coil, for example a coil for magnetizing magnets.
  • a permanent magnet for each magnetic pole, can be positioned in the central recess of the internal flux barrier.
  • a single permanent magnet can be positioned in the central recess of the internal flux barrier.
  • the number of permanent magnets per recess is limited, which facilitates the manufacturing operations of the electric machine, and which avoids the manufacturing constraints of permanent magnets.
  • a permanent magnet can be positioned in each side recess of the internal flux barrier.
  • a single permanent magnet can be positioned in each side recess of the internal flux barrier.
  • the number of permanent magnets per recess is limited, which facilitates the manufacturing operations of the electric machine, and which avoids the manufacturing constraints of the permanent magnets as well as the cost.
  • a permanent magnet can be positioned in the central recess of the external flux barrier.
  • a single permanent magnet may be positioned in each central recess of the outer flux barrier.
  • This circumferential dimension of a lateral recess of the outer flow barrier may be less than half, or even one third, of the circumferential dimension of the central recess of the outer flow barrier.
  • the side recesses of the external flux barrier may not include any permanent magnet.
  • the side recesses of the outer flux barrier can be air pockets.
  • the external flux barrier has at most only one permanent magnet.
  • each magnetic pole can comprise three magnets positioned in the three recesses of the internal flux barrier.
  • each magnetic pole may include four permanent magnets positioned in the three recesses of the inner flux barrier and in the central recess of the outer flux barrier, with no magnets in the side recesses of the outer flux barrier.
  • only the central recesses of the inner and outer flux barriers can be provided with permanent magnets.
  • each magnetic pole comprises a plurality of permanent magnets
  • the permanent magnets can have identical dimensions. This solution makes it possible to guarantee good performance of the electric machine while minimizing the manufacturing cost.
  • This design is particularly advantageous when each magnetic pole has four permanent magnets.
  • the radial dimensions (taken along the radius perpendicular to the central recess) of the central recesses of the internal and external flow barriers can be substantially identical.
  • the circumferential dimensions (taken along a straight line orthogonal to the radius perpendicular to the central recess) of the central recesses of the internal and external flow barriers can be substantially identical.
  • each magnetic pole has a permanent magnet in the central recess of the internal flux barrier and a permanent magnet in the central recess of the external flux barrier, these two permanent magnets can have identical dimensions.
  • the cost of the electric machine is reduced with a single reference of permanent magnets.
  • each magnetic pole may include four permanent magnets positioned in the three recesses of the inner flux barrier and in the central recess of the outer flux barrier, the four magnets may have identical dimensions.
  • the cost of the electric machine is reduced with a single reference of permanent magnets.
  • the dimensions of the permanent magnets may be different.
  • the lateral recesses of the internal and/or external flux barriers can be symmetrical with respect to the radius perpendicular to the central recess of the internal flux barrier and to the central recess of the external flux barrier.
  • symmetry can exist for both internal and external flow barriers. This symmetry allows optimization of the mechanical performance of the electrical machine.
  • the central recess of the internal flux barrier as well as the central recess of the external flux barrier can also be symmetrical with respect to the radius which is perpendicular to them.
  • all the magnetic poles of the rotor can be identical.
  • the magnetic poles of the consecutive rotor can be different: two magnetic poles of the consecutive rotor are then asymmetrical.
  • This asymmetry can be formed by different angles of inclination of the inclined recesses of the internal flow barriers.
  • the rotor comprises p pairs of magnetic poles, it may comprise p identical primary magnetic poles, and p identical secondary magnetic poles to each other, but different from the primary magnetic poles, and the secondary magnetic poles being interposed between the primary magnetic poles.
  • This asymmetrical design helps reduce torque ripple, back EMF harmonics, and acoustic noise.
  • relations between the angles of the magnetic poles can be defined. If we note p the number of pairs of rotor poles, the average angle of a magnetic pole (which would be the angle of the magnetic poles of a rotor without asymmetry) can be noted:
  • k can be between 0.9 and 1 (lower limit included), and preferably between 0.91 and 0.95 (limits included). These ranges of values allow a good reduction of the torque ripples.
  • an angle of inclination of the inclined recesses which corresponds to the angle between a straight line passing through the center C of the rotor and through a midpoint positioned at the level of an external face of the inclined recess of the flux barrier considered and the radius perpendicular to the central recess of the internal flux barrier.
  • the angle of inclination of the inclined recesses of the internal flux barrier is referred to as the internal tilt angle.
  • the angle of inclination of the side recesses of the external flux barrier is referred to as the external tilt angle.
  • the opening angle of the inclined recesses of the internal flux barrier is defined by the angle formed between two straight lines, each straight line passing through the middle of two sides of an inclined recess (without taking into account any additional shapes at the ends of the recess), the two sides of the inclined recess being that facing the periphery of the rotor and that facing the center of the rotor. These two sides correspond to the smaller dimension sides of the recesses.
  • the recesses have a substantially rectangular shape (with the exception of any additional shapes) in the transverse plane of the rotor, the two sides correspond to the thickness of the recesses.
  • the opening angle of the internal flux barrier corresponds to the angle formed by the opposite segments of the U.
  • the opening angle of the inclined recesses of the internal flow barrier can be acute, that is to say less than 90°. Such an angle makes it possible to increase the size of the side recesses, and if necessary the size of any side permanent magnets, which makes it possible to maximize the torque of the electric machine.
  • An internal radius can be defined to denote the radius of the internal flux barrier, the internal radius being the distance between the center of the rotor and the side of the central recess of the internal flux barrier facing the center of the rotor, this internal radius being defined as the radius perpendicular to the central internal flux barrier recess.
  • the ratio between the internal radius and the radius of the rotor can be between 0.3 and 0.8 (limits included) and preferably between 0.55 and 0.75 (limits included ) to optimize the torque and power of the electric machine.
  • a relationship can be defined between the internal radius r int , the radius of the rotor r and the external radius r ext :
  • kr can be between 0.2 and 0.9 (limits included), preferably between 0.5 and 0.8 (limits included) to optimize the magnetic performance of the electric machine.
  • the rotor comprises p pairs of magnetic poles (or 2xp magnetic poles).
  • p can be between 1 and 9, and preferably p is between 2 and 6, and is preferably equal to 4.
  • the invention also relates to an electric machine, which comprises a stator and a rotor according to any one of the variants or combinations of variants as described above.
  • the rotor is arranged inside the stator.
  • the stator comprises windings to generate a rotating magnetic field capable of rotating the rotor relative to the stator.
  • the coils can be inserted into axial slots of the stator, the slots being arranged circumferentially within the stator.
  • the electric machine can be a synchro-reluctant machine assisted by permanent magnets.
  • Figure 1 illustrates, schematically and in a non-limiting manner, an electric machine rotor according to one embodiment of the invention.
  • Figure 1 is a view of a cross section perpendicular to the axis of the rotor.
  • Figure 1 is a partial view of the rotor:
  • Figure 1 shows a quarter of the rotor corresponding to two magnetic poles of a rotor with four pairs of magnetic poles, the other pairs of magnetic poles are deduced by circular repetition of the partial view.
  • no permanent magnet is represented, the various embodiments of arrangement of the permanent magnets are illustrated and detailed in figures 4 to 9.
  • the rotor 1 is formed of a stack of sheets, linked to a shaft rotor 4.
  • the illustrated rotor portion 1 comprises two magnetic poles 16, 16'.
  • Each magnetic pole 16, 16' comprises two flux barriers: an internal flux barrier 2 and an external flux barrier 3.
  • the internal flux barrier 2 comprises a central recess 5, and two inclined recesses 6 on either side of the central recess 5, these three recesses 5, 6 form a flux barrier having substantially a U-shape.
  • a radial magnetic bridge 17 is provided between the central recess 5 and each inclined recess 6.
  • a tangential bridge 18 is provided between each inclined recess 6 and the periphery of the rotor 1.
  • the outer flux barrier 3 comprises a central recess 7 and two lateral recesses 8 on either side of the central recess 7, these three recesses 7, 8 form a barrier flux having substantially an I-shape perpendicular to the radius R of the rotor.
  • a radial magnetic bridge 19 is provided between the central recess 7 and each lateral recess 8.
  • a tangential bridge 20 is provided between each lateral recess 8 and the periphery of the rotor 1
  • the rotor may include lightening recesses, such as the lightening recesses 15 provided between the rotor shaft 4 and the internal flux barrier 2.
  • each recess 5, 6 or 7 of the internal and external flow barriers has a substantially rectangular shape and includes two additional shapes at its ends. These are additional forms 10 for the central recess 5, additional forms 9 for the inclined recesses 6, and additional forms 11 for the central recess 7. These additional forms 9, 10, 11 are in the form of L, rounded rectangle and in the shape of a disc portion.
  • the lateral recesses 8 of the external flow barrier 3 have a curved, substantially circular shape.
  • Figure 2 is identical to Figure 1, and makes it possible to define a geometric parameterization of the flow barriers.
  • the center of the rotor is denoted C.
  • the radius R is drawn, which is perpendicular to the central recess 5 of the internal flux barrier (and also perpendicular to the central recess 7 of the external flux barrier).
  • the radius R is an axis of symmetry of the central recess 5 (respectively of the central recess 7).
  • the straight lines D6 pass through the midpoints of two opposite sides of the inclined recesses 6 (not counting the additional shapes 9).
  • the opening angle of the inclined recesses 6 of the internal flow barrier is denoted a, it is defined by the angle formed by the two straight lines D6, this angle a is an acute angle.
  • the magnetic pole is symmetrical with respect to the radius R.
  • the angle a is formed by a first angle of inclination a1 and a second angle of inclination a2.
  • the two magnetic poles 16 and 16' are different: the angles of the inclined recesses of the flux barriers of the magnetic pole 16 are greater than the angles of the inclined recesses of the flux barriers of the 16' magnetic pole. Moreover, the additional shapes 10, 11 are different between the magnetic poles 16 and 16'.
  • all the magnetic poles of rotor 1 can be identical.
  • FIG. 3 is identical to FIG. 1 and FIG. 2, and makes it possible to define a dimensional parameterization of the recesses of the flow barriers.
  • the center of the rotor is denoted C.
  • the circumferential dimension (along a straight line orthogonal to the radius R) of the lateral recess 8 of the external flux barrier is denoted I8.
  • the dimensions I8 and e8 are substantially equal.
  • the circumferential dimension (along a straight line orthogonal to the radius R) of the central recess 7 of the external flux barrier without counting the additional shapes 11 is denoted I7.
  • the dimension I8 is strictly less than I7, with
  • the circumferential dimension (along a straight line orthogonal to the radius R) of the central recess 5 of the internal flux barrier without counting the additional shapes 10 is denoted I5.
  • the dimensions I7 and I5 are equal.
  • the radial dimension (along the radius R) of the central recess 5 of the internal flux barrier without counting the additional shapes 10 is denoted e5.
  • the dimensions e7 and e5 are equal.
  • FIG. 10 is identical to FIG. 1, and makes it possible to define an angular parameter setting of the flow barriers.
  • the center of the rotor is denoted C.
  • the radius R is drawn, which is perpendicular to the central recess 5.
  • a primary magnetic pole 16' and a secondary magnetic pole 16 are shown.
  • the angle of the primary magnetic pole 16' is denoted yp1
  • the angle of the secondary magnetic pole 16 is denoted yp2.
  • the angle of internal inclination of the primary magnetic pole 16' is denoted 51 p1
  • the angle of external inclination of the primary magnetic pole 16' is denoted 52p1.
  • the internal angle of inclination of the secondary magnetic pole 16 is denoted 51 p2 and the external angle of inclination of the secondary magnetic pole 16 is denoted 52p2.
  • FIG. 10 shows the radius of the rotor r, as well as the internal radius r int of the internal flux barrier and the external radius r ext of the external flux barrier. These internal and external radii are identical for the primary magnetic pole and for the secondary magnetic pole. This design makes it possible to simplify the manufacture and the number of different permanent magnets used.
  • the inner and outer radii of the primary magnetic poles may be different from the inner and outer radii of the secondary magnetic poles.
  • greater asymmetry can be achieved, and an additional degree of freedom is available to reduce torque ripples, iron losses, and maximize torque.
  • FIGS. 4 to 9 and 11 illustrate, schematically and in a non-limiting way, different embodiments of the invention, based on the rotor of Figures 1 to 3. These figures are views of a cross section perpendicular to the rotor axis. Moreover, these figures are partial views of the rotor: they represent a quarter of the rotor corresponding to two magnetic poles of a rotor with four pairs of magnetic poles. The difference between these embodiments is the arrangement of the permanent magnets in the magnetic poles. For these figures, only the arrangement of the permanent magnets is detailed.
  • FIGS. 4 to 9 and 11 are represented with an asymmetry of the magnetic poles, these embodiments can be implemented with identical magnetic poles.
  • each central recess 5 of the internal flux barrier 2 is provided with a permanent magnet 12, here of rectangular section. No permanent magnet is inserted into the side recesses 8 of the external flux barrier.
  • a permanent magnet 12 is arranged in each central recess 5 of the internal flux barrier 2, and a permanent magnet 13 is arranged in each central recess 7 of the external flux barrier 3.
  • the permanent magnets 12 and 13 are of rectangular section.
  • the permanent magnets 12 and 13 are of identical dimensions. No permanent magnet is inserted in the side recesses 8 of the external flux barrier.
  • a permanent magnet 13 is arranged in each central recess 7 of the outer flux barrier 3, and a permanent magnet 14 is arranged in each inclined recess 6 of the inner flux barrier 2.
  • permanent magnets 13 and 14 are rectangular in section. Preferably, the permanent magnets 13 and 14 are of identical dimensions. No permanent magnet is inserted into the side recesses 8 of the external flux barrier.
  • a permanent magnet 12 is arranged in each central recess 5 of the internal flux barrier 2
  • a permanent magnet 13 is arranged in each central recess 7 of the external flux barrier 3
  • a permanent magnet 14 is arranged in each inclined recess 6 of the internal flux barrier 2.
  • the permanent magnets 12, 13 and 14 are of rectangular section.
  • the permanent magnets 12, 13 and 14 are of identical dimensions.
  • No permanent magnet is inserted into the side recesses 8 of the external flux barrier.
  • Figure 7 corresponds to a preferred embodiment of the invention.
  • a permanent magnet 14 is arranged in each inclined recess 6 of the internal flux barrier 2.
  • the permanent magnets 14 are of rectangular section.
  • the permanent magnets 14 are of identical dimensions. No permanent magnet is inserted into the side recesses 8 of the external flux barrier.
  • a permanent magnet 13 is arranged in each central recess 7 of the external flux barrier 3.
  • the permanent magnets 13 are of rectangular section.
  • the permanent magnets 13 are of identical dimensions. No permanent magnet is inserted into the side recesses 8 of the external flux barrier.
  • a permanent magnet 12 is arranged in each central recess 5 of the internal flux barrier 2, and a permanent magnet 14 is arranged in each inclined recess 6 of the internal flux barrier 2.
  • permanent magnets 12, and 14 are rectangular in section.
  • the permanent magnets 12 and 14 are of identical dimensions. No permanent magnet is inserted into the side recesses 8 of the external flux barrier.
  • FIG. 11 corresponds to a preferred embodiment of the invention.

Landscapes

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Abstract

La présente invention concerne un rotor (1) de machine électrique qui comprend un corps de rotor au sein duquel sont formées des barrières de flux (2, 3), avec une barrière de flux externe (3) et une barrière de flux interne (2). La barrière de flux interne (2) a sensiblement la forme d'un U, et la barrière de flux externe (3) a sensiblement la forme d'un I, chaque barrière de flux (2, 3) comprenant au moins un pont magnétique radial et un pont magnétique tangentiel.

Description

ROTOR DE MACHINE ELECTRIQUE AVEC DEUX BARRIERES DE FLUX PAR POLE MAGNETIQUE
Domaine technique
La présente invention se rapporte à une machine électrique tournante synchro-réluctante (assistée d'aimants permanents), et concerne plus particulièrement l’architecture particulière d’un rotor d’une telle machine électrique.
Généralement, une telle machine électrique comporte un stator et un rotor disposés coaxialement l'un dans l'autre.
Le rotor est 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 réluctant, et d’alléger ce rotor pour diminuer les efforts centrifuges que l’empilage de tôle doit supporter.
Ce rotor est généralement logé à l'intérieur d'un stator qui porte des bobinages électriques configurés pour générer un champ magnétique tournant permettant d'entraîner en rotation le rotor.
Technique antérieure
Comme cela est mieux décrit notamment dans la demande de brevet W02020/020580, le rotor d’une machine synchro-réluctante comprend une pluralité d'évidements axiaux qui traversent les tôles de part en part.
Pour la conception du rotor décrite dans cette demande de brevet, 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.
L'autre série d'évidements consiste en des perforations de direction radiale inclinée, qui partent de ces logements pour arriver au voisinage du bord des tôles, au voisinage de l’entrefer.
Les perforations inclinées sont disposées symétriquement par rapport aux logements des aimants de manière à former à chaque fois une figure géométrique sensiblement en forme de V à fond aplati avec le fond plat formé par le logement des aimants et avec les bras inclinés de ce V formés par les perforations. Il se crée ainsi des barrières de flux formées par les perforations. Le flux magnétique provenant des aimants permanents ne peut alors que transiter par les parties pleines entre les perforations. Ces parties pleines sont constituées d’un matériau ferromagnétique.
Les demandes de brevet US 2018145552 et US 2020259377 décrivent des machines électriques, avec, pour chaque pôle magnétique, deux barrières de flux : la barrière de flux interne comporte deux évidements et quatre aimants permanents, et la barrière de flux externe comporte deux évidements et deux aimants permanents. Dans ces demandes de brevet, les évidements des barrières de flux sont continus (c’est-à-dire sans pont magnétique entre les évidements), ce qui génère des contraintes mécaniques dans les tôles du rotor. De plus, ces machines électriques nécessitent d’avoir six aimants permanents par pôle, ce qui est onéreux.
La demande de brevet CN 208241428 décrit des machines électriques, avec, pour chaque pôle magnétique, deux barrières de flux, la barrière de flux interne en forme de U et la barrière de flux externe en forme de V. Dans cette demande de brevet, les évidements des barrières de flux sont continus (c’est-à-dire sans pont magnétique entre les évidements), ce qui génère des contraintes mécaniques dans les tôles du rotor et limite le fonctionnement à haute vitesse.
La demande de brevet US 7,902,710 décrit des machines électriques, avec, pour chaque pôle magnétique, deux barrières de flux, la barrière interne en forme de U et la barrière de flux externe en forme de V. Dans cette demande de brevet, les barrières de flux externes débouchent sur la périphérie du rotor. De plus, les barrières de flux internes ne sont pas symétriques, car certains évidements débouchent sur la périphérie du rotor. En raison des évidements qui débouchent sur la périphérie du rotor, des contraintes mécaniques importantes sont appliquées dans les tôles du corps du rotor. En outre, la périphérie du rotor n’étant pas régulière, cela implique des pertes aérodynamiques.
La demande de brevet WO 2011/128842 décrit une méthode pour magnétiser des aimants au sein d’un rotor d’une machine électrique. Les pièces à magnétiser sont insérées dans des évidements. De plus, des évidements spécifiques sont prévus pour l’insertion de bobines pour la magnétisation des pièces à magnétiser. En raison des évidements spécifiques pour l’insertion de bobines, la conception d’un tel rotor est complexe et onéreux.
La demande de brevet CN10963001 décrit des machines électriques, avec pour chaque pôle magnétique, deux barrières de flux, la barrière de flux interne en forme de U composé de quatre évidements et la barrière de flux externe en forme de U composé de trois évidements. En raison du nombre d’aimants permanents dans la barrière de flux interne, la fabrication du rotor nécessite un grand nombre d’opérations pour insérer les aimants permanents. Résumé de l’invention
L’invention a pour but de former une machine électrique avec de bonnes performances, en termes de couple et de puissance, tout en limitant les contraintes mécaniques, notamment pour couvrir des applications de la machine électrique sur de grandes plages de vitesse de rotation, y compris à haute vitesse (par exemple 20 000 ou 30 000 tr/min). Pour cela, l’invention concerne un rotor de machine électrique qui comprend un corps de rotor au sein duquel sont formées des barrières de flux, avec une barrière de flux externe et une barrière de flux interne. La barrière de flux interne a sensiblement la forme d’un U, et la barrière de flux externe a sensiblement la forme d’un I, chaque barrière de flux comprenant au moins un pont magnétique radial et un pont magnétique tangentiel. Cette constitution des barrières de flux permet de bonnes performances en termes de couple et de puissance, tout en limitant les contraintes mécaniques.
L’invention concerne un rotor pour machine électrique, ledit rotor comprenant un corps de rotor formé par un empilage de tôles, de préférence placé sur un arbre de rotor, et une pluralité de paires de pôles magnétiques, chaque pôle magnétique est composé de deux barrières de flux constituant chaque pôle magnétique, dont une barrière de flux externe et une barrière de flux interne, et d’au moins un aimant permanent positionné dans un évidement axial d’une desdites deux barrières de flux. Pour chaque pôle magnétique, ladite barrière de flux interne est constituée de deux évidements inclinés positionnés et espacés de part et d’autre d’un évidement central, ledit évidement central de ladite barrière de flux interne étant perpendiculaire à rayon dudit rotor, et lesdits évidements inclinés de ladite barrière de flux interne étant espacées de la périphérie du rotor, et en ce que, pour chaque pôle magnétique, ladite barrière de flux externe est constituée de deux évidements latéraux espacés de part et d’autre d’un évidement central, ledit évidement central de la barrière de flux externe étant perpendiculaire audit rayon du rotor qui est perpendiculaire audit évidement central de la barrière de flux interne, et en ce que lesdites évidements latéraux de la barrière de flux externe sont agencés dans le prolongement de l’évidement central de la barrière de flux externe, lesdits évidements latéraux de la barrière de flux externe étant espacés de la périphérie du rotor.
Selon un mode de réalisation, pour chaque pôle magnétique, un aimant permanent, de préférence un unique aimant permanent est positionné dans ledit évidement central de ladite barrière de flux interne. Conformément à une mise en oeuvre, pour chaque pôle magnétique, un aimant permanent, de préférence un unique aimant permanent, est positionné dans chaque évidement incliné de ladite barrière de flux interne.
Selon un aspect, pour chaque pôle magnétique, un aimant permanent, de préférence un unique aimant permanent, est positionné dans ledit évidement central de la barrière de flux externe.
Selon une caractéristique, pour chaque pôle magnétique, lesdits évidements inclinés de ladite barrière de flux interne et/ou lesdits évidements latéraux de ladite barrière de flux externe sont symétriques par rapport audit rayon perpendiculaire audit évidement central de ladite barrière de flux interne.
Avantageusement, deux pôles magnétiques consécutifs sont asymétriques.
Selon une option de réalisation, l’angle d’ouverture des évidements inclinés de ladite barrière de flux interne est aigu.
De manière avantageuse, chaque pôle magnétique comporte une pluralité d’aimants permanents disposés dans lesdits évidements desdites barrières de flux, lesdits aimants permanents étant de dimensions identiques.
Conformément à un mode de réalisation, chaque pôle magnétique comporte un aimant permanent dans l’évidement central de ladite barrière de flux interne, et un aimant permanent dans l’évidement central de ladite barrière de flux externe de dimensions identiques à celles de l’aimant permanent dans ledit évidement central de ladite barrière de flux interne.
Selon une mise en oeuvre, ledit nombre de paires de pôles magnétiques est compris entre 1 et 9, de préférence entre 3 et 6, et vaut de manière préférée 4.
Conformément à un aspect, ledit au moins un aimant permanent a une section rectangulaire.
Conformément à une caractéristique, lesdits évidements latéraux de ladite barrière de flux externe ont une section sensiblement courbe, par exemple circulaire, elliptique ou ovale.
Avantageusement, lesdits évidements latéraux de ladite barrière de flux externe ont une dimension radiale inférieure ou égale à la dimension radiale de l’évidement central de ladite barrière de flux externe.
Conformément à une option de réalisation, la dimension radiale desdits évidements latéraux de ladite barrière de flux externe est sensiblement égale à la dimension circonférentielle desdits évidements latéraux de ladite barrière de flux externe. Selon un mode de réalisation, pour chaque pôle magnétique, la dimension circonférentielle de l’évidement central de la barrière de flux interne est sensiblement égale à la dimension circonférentielle de l’évidement central de ladite barrière de flux externe.
Conformément à une mise en oeuvre, pour chaque pôle magnétique, la dimension radiale de l’évidement central de la barrière de flux interne est sensiblement égale à la dimension radiale de l’évidement central de ladite barrière de flux externe.
En outre, l’invention concerne une machine électrique comprenant un stator et un rotor selon l’une des caractéristiques précédentes, ledit rotor étant logé à l’intérieur dudit stator.
Selon un mode de réalisation, ledit stator comprend une pluralité d’encoches radiales disposées circonférentiellement le long dudit stator.
Conformément à une mise en oeuvre, ladite machine électrique est du type machine électrique synchro-réluctante assistée d’aimants permanents.
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.
Liste des figures
La figure 1 illustre une tôle d’un rotor selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 2 illustre un paramétrage géométrique de la barrière de flux interne du rotor selon le mode de réalisation de la figure 1 .
La figure 3 illustre un paramétrage géométrique des évidements des barrières de flux selon le mode de réalisation de la figure 1 .
La figure 4 illustre un rotor selon un premier mode de réalisation de l’invention.
La figure 5 illustre un rotor selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
La figure 6 illustre un rotor selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
La figure 7 illustre un rotor selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.
La figure 8 illustre un rotor selon un cinquième mode de réalisation de l’invention.
La figure 9 illustre un rotor selon un sixième mode de réalisation de l’invention. La figure 10 illustre un paramétrage angulaire du rotor selon le mode de réalisation de la figure
1.
La figure 11 illustre un rotor selon un septième mode de réalisation de l’invention.
Description des modes de réalisation
La présente invention concerne un rotor pour une machine électrique, notamment une machine électrique du type synchro-réluctante assistée d’aimants permanents. En outre, la présente invention concerne une machine électrique comprenant un rotor selon l’invention et un stator, le rotor étant disposé au sein du stator coaxialement à celui-ci.
Selon l’invention, le rotor pour machine électrique comporte :
Un corps de rotor formé par un empilage de tôles, de préférence le corps de rotor peut être placé sur un arbre de rotor,
- Une pluralité de paires de pôles magnétiques, chaque pôle magnétique est composé de : o deux barrières de flux (uniquement deux barrières de flux) : une barrière de flux externe, qui est plus proche de la périphérie du rotor, et une barrière de flux interne, qui est plus proche du centre du rotor, les barrières de flux sont formées par une pluralité d’évidements axiaux (la direction axiale étant la direction axiale du rotor), o au moins un aimant permanent positionné dans un des évidements axiaux dudit corps du rotor.
Ledit au moins un aimant permanent permet de générer un flux magnétique, permettant la rotation du rotor par la création d’un champ magnétique tournant pouvant être généré aussi par le stator. Les barrières de flux permettent de guider le champ magnétique généré par le rotor et par l’au moins un aimant permanent vers l’entrefer (l’entrefer étant l’espace formé entre la périphérie du rotor et le stator), de manière à limiter les fuites de flux magnétiques et augmenter les performances (notamment couple et puissance) de la machine électrique. Une paire de pôles magnétiques comprend deux pôles magnétiques de polarité opposée.
Selon l’invention, pour chaque pôle magnétique, la barrière de flux interne est constituée de trois évidements : deux évidements inclinés (latéraux) positionnés et espacés de part et d’autre d’un évidement central, qui est perpendiculaire à un rayon du rotor. Les évidements de la barrière de flux interne forment sensiblement un U (selon une section transversale à l’axe du rotor, qui correspond au plan d’une tôle constituant le corps de rotor), le fond du U étant formé par l’évidement central, et les segments opposés du U étant formés par les évidements inclinés. De plus, les deux évidements inclinés sont espacés de la périphérie du rotor. Autrement dit, il existe un pont magnétique (un pont de matière magnétique) entre les évidements inclinés et l’évidement central, et il existe un pont magnétique (un pont de matière magnétique) entre les évidements inclinés et la périphérie du rotor. Ces espacements obtenus par ces ponts magnétiques, permettent une bonne tenue mécanique du corps du rotor, tout en conservant de bonnes propriétés magnétiques du corps du rotor. En effet, les ponts magnétiques tangentiels (entre les évidements inclinés et la périphérie du rotor) permettent de créer une saturation locale et ainsi permettent au flux magnétique créé par l’au moins un aimant permanent d’être dirigé vers l’entrefer de la machine électrique, et les ponts magnétiques radiaux (entre les évidements inclinés et l’évidement central) permettent d’améliorer la tenue mécanique de la machine électrique à haute vitesse (par exemple 20000, 30000 tr/min). Cet avantage peut également être mis à contribution pour les applications basse vitesse (par exemple 10000 tr/min) pour optimiser les ponts et maximiser la densité de couple. Les évidements sont inclinés par rapport au rayon perpendiculaire à l’évidement central. En d’autres termes, chaque évidement incliné est orienté de manière à former un angle par rapport au rayon perpendiculaire à l’évidement central, cet angle étant non nul et étant non droit (en d’autres termes, les évidements inclinés ne sont ni parallèles ni perpendiculaires au rayon perpendiculaire à l’évidement central).
De plus, pour chaque pôle magnétique, la barrière de flux externe est constituée de trois évidements : deux évidements latéraux positionnés et espacés de part et d’autre d’un évidement central, qui est orthogonal au rayon du rotor perpendiculaire de l’évidement central de la barrière de flux interne. En d’autres termes, les évidements centraux des barrières de flux interne et externe sont parallèles. Les évidements latéraux sont agencés dans le prolongement de l’évidement central de la barrière de flux externe. En d’autres termes, au sein de la barrière de flux externe (selon une section transversale à l’axe du rotor, qui correspond au plan d’une tôle constituant le corps de rotor), les évidements latéraux et l’évidement central sont sensiblement alignés. Les évidements de la barrière de flux externe forment sensiblement un I (selon une section transversale à l’axe du rotor, qui correspond au plan d’une tôle constituant le corps de rotor), le I étant perpendiculaire au rayon du rotor. De plus, les deux évidements latéraux sont espacés de la périphérie du rotor. Autrement dit, il existe un pont magnétique (un pont de matière magnétique) entre les évidements latéraux et l’évidement central, et il existe un pont magnétique (un pont de matière magnétique) entre les évidements latéraux et la périphérie du rotor. Ces espacements obtenus par ces ponts magnétiques, permettent une bonne tenue mécanique du corps du rotor, tout en conservant de bonnes propriétés magnétiques du corps du rotor. En effet, les ponts magnétiques tangentiels (entre les évidements latéraux et la périphérie du rotor) permettent de créer une saturation locale, et ainsi permettent au flux magnétique créé par l’au moins un aimant permanent d’être dirigé vers l’entrefer de la machine électrique, et les ponts magnétiques radiaux (entre les évidements latéraux et l’évidement central) permettent d’améliorer la tenue mécanique de la machine électrique à haute vitesse (par exemple 20000, 30000 tr/min). Cet avantage peut également être mis à contribution pour les applications basse vitesse (par exemple 10000 tr/min) pour optimiser les ponts et maximiser la densité de couple.
Les tôles peuvent être réalisées en matériau ferromagnétique de manière à guider le flux magnétique créé par des aimants permanents et éventuellement le bobinage statorique. Les évidements des barrières de flux peuvent être obtenus par des perforations dans les tôles empilées formant le corps de rotor, et les ponts magnétiques sont formés par la tôle elle-même.
Conformément à une mise en oeuvre de l’invention, l’au moins un aimant permanent peut avoir une forme parallélépipédique rectangulaire, dont une dimension est parallèle à l’axe du rotor. En particulier, dans une section transversale à l’axe du rotor, l’au moins un aimant permanent peut avoir une forme de rectangle. De préférence, tous les aimants permanents peuvent avoir une forme parallélépipédique rectangulaire.
Alternativement, l’au moins un aimant permanent peut avoir d’autres formes, en particulier une forme de parallélogramme dans une section transversale à l’axe du rotor, par exemple, sensiblement une forme de trapèze.
Selon une autre alternative, pour laquelle les aimants permanents peuvent être des plasto aimants (aimants souples), l’aimant permanent peut avoir une forme de parallélogramme dans une section transversale, ou une forme courbe. On peut citer notamment le matériau plasto- ferrite, qui est composé de poudre de ferrite mélangé à un liant thermoplastique. Ce composé associe les propriétés magnétiques de ferrite aux propriétés mécaniques du thermoplastique.
Les évidements à l’exception des évidements latéraux de la barrière de flux externe peuvent de préférence avoir une forme compatible avec la forme de l’au moins un aimant permanent. Par exemple, l’évidement peut avoir sensiblement une forme de parallélogramme (selon une section transversale), par exemple de trapèze ou de rectangle, ou courbe (en particulier dans le cas de plasto-aimant). Les évidements (à l’exception des évidements latéraux de la barrière de flux externe) peuvent en outre comprendre des formes supplémentaires à au moins une, de préférence aux deux, extrémités de l’évidement considéré dans la section transversale du rotor. Ces formes supplémentaires peuvent être circulaires, rectangulaires, ovales, courbes, en forme de L, ou autre. Ces formes supplémentaires des évidements permettent, lorsqu’un aimant permanent est prévu dans l’évidement, de limiter les pertes de flux magnétiques et de canaliser le flux magnétique vers l’entrefer de la machine électrique et de limiter la contrainte mécanique dans les ponts magnétiques. Ces formes supplémentaires peuvent être remplis de matériau tel que la résine, afin d’assurer notamment la tenue mécanique et thermique des aimants permanents. Pour le mode de réalisation, pour lequel l’aimant est sous la forme d’un plasto-aimant, les évidements peuvent de préférence ne pas comprendre des formes supplémentaires aux extrémités.
Les évidements latéraux de la barrière de flux externe peuvent être de toutes formes, en particulier ils peuvent avoir différentes sections transversales : rectangulaire, circulaire, ovale, elliptiques, parallélogramme, etc. De préférence, les évidements latéraux de la barrière de flux externe peuvent avoir une forme courbe, par exemple circulaire, elliptique ou ovale.
Les dimensions des évidements latéraux de la barrière de flux externe sont petites par rapport aux dimensions des autres évidements de la barrière de flux interne et de l’évidement central de la barrière de flux interne. En effet, ces évidements latéraux de la barrière de flux externe sont prévus sans aimant permanent. Selon un mode de réalisation de l’invention, les évidements latéraux de la barrière de flux extérieure peuvent avoir une dimension radiale (prise selon le rayon perpendiculaire à l’évidement central) inférieure ou égale à la dimension radiale de l’évidement central de la barrière de flux externe. Ce dimensionnement permet un guidage des flux magnétiques vers l’entrefer.
Alternativement ou cumulativement, la dimension circonférentielle (prise selon une droite orthogonale au rayon perpendiculaire à l’évidement central) d’un évidement latéral de la barrière de flux externe peut être sensiblement égale à la dimension radiale de cet évidement latéral de la barrière de flux externe.
De manière avantageuse, le rotor peut ne comporter aucun évidement pour l’insertion d’une bobine, par exemple d’une bobine pour magnétiser des aimants.
Selon un mode de réalisation de l’invention, pour chaque pôle magnétique, un aimant permanent, peut être positionné dans l’évidement central de la barrière de flux interne. De préférence, un unique aimant permanent peut être positionné dans l’évidement central de la barrière de flux interne. Ainsi, le nombre d’aimants permanents par évidement est limité, ce qui facilite les opérations de fabrication de la machine électrique, et ce qui évite les contraintes de fabrication des aimants permanents. Alternativement ou cumulativement, pour chaque pôle magnétique, un aimant permanent, peut être positionné dans chaque évidement latéral de la barrière de flux interne. De préférence, un unique aimant permanent peut être positionné dans chaque évidement latéral de la barrière de flux interne. Ainsi, le nombre d’aimants permanents par évidement est limité, ce qui facilite les opérations de fabrication de la machine électrique, et ce qui évite les contraintes de fabrication des aimants permanents ainsi que le coût.
Alternativement ou cumulativement à au moins une des deux réalisations précédentes, pour chaque pôle magnétique, un aimant permanent peut être positionné dans l’évidement central de la barrière de flux externe. De préférence, un unique aimant permanent peut être positionné dans chaque évidement central de la barrière de flux externe. Ainsi, le nombre d’aimants permanents par évidement est limité, ce qui facilite les opérations de fabrication de la machine électrique, et ce qui évite les contraintes de fabrication des aimants permanents ainsi que le coût. Cette dimension circonférentielle d’un évidement latéral de la barrière de flux externe peut être inférieur à la moitié, voire au tiers, de la dimension circonférentielle de l’évidement central de la barrière de flux externe.
De préférence, les évidements latéraux de la barrière de flux externe peuvent ne comporter aucun aimant permanent. En d’autres termes, les évidements latéraux de la barrière de flux externe peuvent être des poches d’air. Ainsi, la barrière de flux externe ne comporte au plus qu’un seul aimant permanent.
Conformément à une mise en oeuvre préférée de l’invention, chaque pôle magnétique peut comprendre trois aimants positionnés dans les trois évidements de la barrière de flux interne. De préférence, chaque pôle magnétique peut comprendre quatre aimants permanents positionnés dans les trois évidements de la barrière de flux interne et dans l’évidement central de la barrière de flux externe, sans aimant dans les évidements latéraux de la barrière de flux externe. Cette mise en oeuvre permet d’améliorer la densité de couple et la densité de puissance. Avoir quatre aimants permanents par pôle magnétiques permet de réduire la taille du convertisseur d’électronique de puissance par l’amélioration du facteur de puissance.
La limitation du nombre d’aimants permanents permet de réduire aussi les contraintes industrielles sur les dimensions des aimants permanents ainsi que le coût de fabrication.
En variante, seuls les évidements centraux des barrières de flux interne et externe peuvent être pourvus d’aimants permanents.
Lorsque chaque pôle magnétique comporte une pluralité d’aimants permanents, les aimants permanents peuvent avoir des dimensions identiques. Cette solution permet de garantir de bonnes performances de la machine électrique tout en minimisant le coût de fabrication. Cette conception est particulièrement avantageuse lorsque chaque pôle magnétique comporte quatre aimants permanents. Pour ce mode de réalisation, les dimensions radiales (prise selon le rayon perpendiculaire à l’évidement central) des évidements centraux des barrières de flux interne et externe peuvent être sensiblement identiques. De plus, les dimensions circonférentielles (prise selon une droite orthogonale au rayon perpendiculaire à l’évidement central) des évidements centraux des barrières de flux interne et externe peuvent être sensiblement identiques.
En particulier, lorsque chaque pôle magnétique comporte un aimant permanent dans l’évidement central de la barrière de flux interne et un aimant permanent dans l’évidement central de la barrière de flux externe, ces deux aimants permanents peuvent avoir des dimensions identiques. Ainsi, le coût de la machine électrique est réduit avec une seule référence d’aimants permanents. De même, pour le mode de réalisation préféré, pour lequel chaque pôle magnétique peut comprendre quatre aimants permanents positionnés dans les trois évidements de la barrière de flux interne et dans l’évidement central de la barrière de flux externe, les quatre aimants peuvent avoir des dimensions identiques. Ainsi, le coût de la machine électrique est réduit avec une seule référence d’aimants permanents.
En variante, les dimensions des aimants permanents peuvent être différentes.
Selon un aspect de l’invention, pour chaque pôle magnétique, les évidements latéraux des barrières de flux interne et/ou externe peuvent être symétriques par rapport au rayon perpendiculaire à l’évidement central de la barrière de flux interne et à l’évidement central de la barrière de flux externe. De préférence, la symétrie peut exister pour les deux barrières de flux interne et externe. Cette symétrie permet une optimisation des performances mécaniques de la machine électrique.
Avantageusement, l’évidement central de la barrière de flux interne ainsi que l’évidement central de la barrière de flux externe peuvent également être symétriques par rapport au rayon qui leur est perpendiculaire.
Conformément à une mise en oeuvre de l’invention, tous les pôles magnétiques du rotor peuvent être identiques.
En variante, les pôles magnétiques du rotor consécutifs peuvent être différents : deux pôles magnétiques du rotor consécutifs sont alors asymétriques. Cette asymétrie peut être formée par des angles d’inclinaison différents des évidements inclinés des barrières de flux interne. Pour cette mise en oeuvre, si le rotor comporte p paires de pôles magnétiques, il peut comprendre p pôles magnétiques primaires identiques, et p pôles magnétiques secondaires identiques entre eux, mais différents des pôles magnétiques primaires, et les pôles magnétiques secondaires étant intercalés entre les pôles magnétiques primaires. Cette conception asymétrique permet de réduire les ondulations de couples, les harmoniques de force contre-électromotrice et le bruit acoustique.
Pour ce mode de réalisation, on peut définir des relations entre les angles des pôles magnétiques. Si on note p le nombre de paires de pôles du rotor, l’angle moyen d’un pôle magnétique (qui serait l’angle des pôles magnétiques d’un rotor sans asymétrie) peut être noté :
On peut alors écrire, l’angle des pôles magnétiques primaires ypl par une équation de la forme : ypl = k x y avec k une constante d’asymétrie. Selon une mise en oeuvre de l’invention, k peut être compris entre 0,9 et 1 (borne inférieure incluse), et de manière préférée entre 0,91 et 0,95 (bornes incluses). Ces gammes de valeur permettent une bonne réduction des ondulations de couple.
L’angle des pôles magnétiques secondaires yp2 peut alors se déduire par l’équation : yp2 = 2y — ypl.
On peut définir un angle d’inclinaison des évidements inclinés qui correspond à l’angle entre une droite passant par le centre C du rotor et par un point milieu positionné au niveau d’une face externe de l’évidement incliné de la barrière de flux considérée et le rayon perpendiculaire à l’évidement central de la barrière de flux interne. On parle d’angle d’inclinaison interne pour l’angle d’inclinaison des évidements inclinés de la barrière de flux interne. On parle d’angle d’inclinaison externe pour l’angle d’inclinaison des évidements latéraux de la barrière de flux externe.
Selon un mode de réalisation, l’angle d’inclinaison interne du pôle magnétique primaire 51 p1 peut être défini par la relation : Slpl = klpl x ypl/2, avec klpl une constante, avec klpl pouvant être compris entre 0,5 et 0,9 (bornes incluses), de préférence entre 0,7 et 0,9 (bornes incluses).
De plus, l’angle d’inclinaison externe du pôle magnétique primaire 52p1 peut être défini par la relation : <52pl = k2pl x Slpl avec k2pl une constante, avec k2pl pouvant être compris entre 0,4 et 0,9 (bornes incluses), de préférence entre 0,55 et 0,7 (bornes incluses). Selon un mode de réalisation, l’angle d’inclinaison interne du pôle magnétique secondaire 51 p2 peut être défini par la relation : <51p2 = klp2 x yp2/2, avec klp2 une constante, avec klp2 pouvant être compris entre 0,5 et 0,9 (bornes incluses), de préférence entre 0,7 et 0,9 (bornes incluses).
De plus, l’angle d’inclinaison externe du pôle magnétique primaire 52p2 peut être défini par la relation : S2p2 = k2p2 x <51p2 avec k2p2 une constante, avec k2p2 pouvant être compris entre 0,4 et 0,9 (bornes incluses), de préférence entre 0,5 et 0,7 (bornes incluses).
Ces plages angulaires permettent une optimisation pour réduire les ondulations de couple ainsi que les harmoniques de la force contre -électromotrice tout en maximisant le couple moyen et la puissance de la machine.
On définit l’angle d’ouverture des évidements inclinés de la barrière de flux interne par l’angle formé entre deux droites, chaque droite passant par le milieu de deux côtés d’un évidement incliné (sans prendre en compte d’éventuelles formes supplémentaires aux extrémités de l’évidement), les deux côtés de l’évidement incliné étant celui faisant face à la périphérie du rotor et celui faisant face au centre du rotor. Ces deux côtés correspondent aux côtés de plus petite dimension des évidements. Pour le mode de réalisation pour lequel les évidements ont sensiblement une forme rectangulaire (à l’exception des éventuelles formes supplémentaires) dans le plan transversal du rotor, les deux côtés correspondent à l’épaisseur des évidements. En d’autres termes, l’angle d’ouverture de la barrière de flux interne correspond à l’angle formé par les segments opposés du U.
Selon un mode de réalisation, l’angle d’ouverture des évidements inclinés de la barrière de flux interne peut être aigu, c’est-à-dire inférieur à 90°. Un tel angle permet d’augmenter la taille des évidements latéraux, et le cas échant la taille des éventuels aimants permanents latéraux, ce qui permet de maximiser le couple de la machine électrique.
On peut définir un rayon interne pour désigner le rayon de la barrière de flux interne, le rayon interne étant la distance entre le centre du rotor et le côté de l’évidement central de la barrière de flux interne faisant face au centre du rotor, ce rayon interne étant défini sur le rayon perpendiculaire à l’évidement central de barrière de flux interne. Selon un mode de réalisation de l’invention, le ratio entre le rayon interne et le rayon du rotor peut être compris entre 0,3 et 0,8 (bornes incluses) et de préférence entre 0,55 et 0,75 (bornes incluses) pour optimiser le couple et la puissance de la machine électrique.
On peut définir un rayon externe pour désigner le rayon de la barrière de flux externe, le rayon externe étant la distance entre le centre du rotor et le côté de l’évidement central de la barrière de flux externe faisant face au centre du rotor, ce rayon interne étant défini sur le rayon perpendiculaire à l’évidement central de barrière de flux externe.
Selon un mode de réalisation de l’invention, on peut définir une relation entre le rayon interne rint, le rayon du rotor r et le rayon externe rext :
Figure imgf000016_0001
Avec kr étant un coefficient, kr peut être compris entre 0,2 et 0,9 (bornes incluses), de préférence entre 0,5 et 0,8 (bornes incluses) pour optimiser les performances magnétiques de la machine électrique.
Selon l’invention, le rotor comprend p paires de pôles magnétiques (ou 2xp pôles magnétiques). Avantageusement, p peut être compris entre 1 et 9, et de préférence p est compris entre 2 et 6, et vaut de manière préférée 4.
L’invention concerne également une machine électrique, qui comporte un stator et un rotor selon l’une quelconque des variantes ou des combinaisons de variantes telles que décrites ci- dessus. Le rotor est agencé à l’intérieur du stator. Classiquement, le stator comprend des bobinages pour générer un champ magnétique tournant apte à faire tourner le rotor par rapport au stator. Les bobines peuvent être insérées dans des encoches axiales du stator, les encoches étant disposées circonférentiellement au sein du stator.
Selon un mode de réalisation, la machine électrique peut être une machine synchro-réluctante assistée d’aimants permanents.
La figure 1 illustre, schématiquement et de manière non limitative, un rotor de machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention. La figure 1 est une vue d’une section transversale perpendiculaire à l’axe du rotor. De plus, la figure 1 est une vue partielle du rotor : la figure 1 représente un quart du rotor correspondant à deux pôles magnétiques d’un rotor à quatre paires de pôles magnétiques, les autres paires de pôles magnétiques se déduisent par répétition circulaire de la vue partielle. Sur cette figure 1 , aucun aimant permanent n’est représenté, les différents modes de réalisation d’agencement des aimants permanents sont illustrés et détaillés aux figures 4 à 9. Le rotor 1 est formé d’un empilement de tôles, lié à un arbre de rotor 4. La portion de rotor 1 illustrée comprend deux pôles magnétiques 16, 16’. Chaque pôle magnétique 16, 16’ comprend deux barrières de flux : une barrière de flux interne 2 et une barrière de flux externe 3. La barrière de flux interne 2 comprend un évidement central 5, et deux évidements inclinés 6 de part et d’autre de l’évidement central 5, ces trois évidements 5, 6 forment une barrière de flux ayant sensiblement une forme de U. Un pont magnétique radial 17 est prévu entre l’évidement central 5 et chaque évidement incliné 6. Un pont tangentiel 18 est prévu entre chaque évidement incliné 6 et la périphérie du rotor 1. La barrière de flux externe 3 comprend un évidement central 7 et deux évidements latéraux 8 de part et d’autre de l’évidement central 7, ces trois évidements 7, 8 forment une barrière de flux ayant sensiblement une forme de I perpendiculaire au rayon R du rotor. Un pont magnétique radial 19 est prévu entre l’évidement central 7 et chaque évidement latéral 8. Un pont tangentiel 20 est prévu entre chaque évidement latéral 8 et la périphérie du rotor 1 .
Le rotor peut comprendre des évidements d’allègements, tels que les évidements d’allègement 15 prévus entre l’arbre du rotor 4 et la barrière de flux interne 2.
Pour le mode de réalisation de la figure 1 , chaque évidement 5, 6 ou 7 des barrières de flux interne et externe, a sensiblement une forme rectangulaire et comprend deux formes supplémentaires à ses extrémités. Il s’agit des formes supplémentaires 10 pour l’évidement central 5, des formes supplémentaires 9 pour les évidements inclinés 6, et des formes supplémentaires 11 pour l’évidement central 7. Ces formes supplémentaires 9, 10, 1 1 sont en forme de L, de rectangle arrondi et en forme de portion de disque. De plus, les évidements latéraux 8 de la barrière de flux externe 3 ont une forme courbe, sensiblement circulaire.
La figure 2 est identique à la figure 1 , et permet de définir un paramétrage géométrique des barrières de flux. Le centre du rotor est noté C. On trace le rayon R, qui est perpendiculaire à l’évidement central 5 de la barrière de flux interne (et également perpendiculaire à l’évidement central 7 de la barrière de flux externe). Pour le mode de réalisation des figures 1 et 2, le rayon R est un axe de symétrie de l’évidement central 5 (respectivement de l’évidement central 7). De plus, sur cette figure on trace les droites D6. Les droites D6 passent par les milieux de deux côtés opposés des évidements inclinés 6 (sans compter les formes supplémentaires 9). L’angle d’ouverture des évidements inclinés 6 de la barrière de flux interne est noté a, il est défini par l’angle formé par les deux droites D6, cet angle a est un angle aigu. Pour le mode de réalisation illustré, le pôle magnétique est symétrique par rapport au rayon R. Dans ce cas, l’angle a est formé d’un premier angle d’inclinaison a1 et d’un deuxième angle d’inclinaison a2. Chacun des angles a1 et a2 est défini entre une droite D6 et le rayon R, avec a1 = a2 (ce qui implique que les évidements inclinés 6 sont symétriques).
De plus, pour le mode de réalisation de figures 1 et 2, les deux pôles magnétiques 16 et 16’ sont différents : les angles des évidements inclinés des barrières de flux du pôle magnétique 16 sont supérieurs aux angles des évidements inclinés des barrières de flux du pôle magnétique 16’. De plus, les formes supplémentaires 10, 1 1 sont différentes entre les pôles magnétiques 16 et 16’.
En variante, tous les pôles magnétiques du rotor 1 peuvent être identiques.
La figure 3 est identique à la figure 1 et à la figure 2, et permet de définir un paramétrage dimensionnel des évidements des barrières de flux. Le centre du rotor est noté C. On trace le rayon R, qui est perpendiculaire à l’évidement central 5 de la barrière de flux interne (et également perpendiculaire à l’évidement central 7 de la barrière de flux externe).
De plus, on indique sur cette figure certaines dimensions des évidements des barrières de flux. La dimension radiale (selon le rayon R) de l’évidement latéral 8 de la barrière de flux externe est notée e8. La dimension radiale (selon le rayon R) de l’évidement central 7 de la barrière de flux externe est notée e7. De préférence, on peut écrire l’inéquation suivante : eS < <?7 .
En outre, la dimension circonférentielle (selon une droite orthogonale au rayon R) de l’évidement latéral 8 de la barrière de flux externe est notée I8. Selon un mode de réalisation de l’invention, les dimensions I8 et e8 sont sensiblement égales.
La dimension circonférentielle (selon une droite orthogonale au rayon R) de l’évidement central 7 de la barrière de flux externe sans compter les formes supplémentaires 11 est notée I7. Selon une mise en oeuvre de l’invention, la dimension I8 est strictement inférieure à I7, avec
Figure imgf000018_0001
La dimension circonférentielle (selon une droite orthogonale au rayon R) de l’évidement central 5 de la barrière de flux interne sans compter les formes supplémentaires 10 est notée I5. Selon un aspect de l’invention, les dimensions I7 et I5 sont égales. La dimension radiale (selon le rayon R) de l’évidement central 5 de la barrière de flux interne sans compter les formes supplémentaires 10 est notée e5. Selon un aspect de l’invention, les dimensions e7 et e5 sont égales. La figure 10 est identique à la figure 1 , et permet de définir un paramétrage angulaire des barrières de flux. Le centre du rotor est noté C. On trace le rayon R, qui est perpendiculaire à l’évidement central 5. Sur cette figure, on représente un pôle magnétique primaire 16’ et un pôle magnétique secondaire 16. L’angle du pôle magnétique primaire 16’ est noté yp1 , et l’angle du pôle magnétique secondaire 16 est noté yp2. Ces deux angles sont différents. De plus, l’angle d’inclinaison interne du pôle magnétique primaire 16’ est noté 51 p1 et l’angle d’inclinaison externe du pôle magnétique primaire 16’ est noté 52p1. En outre, l’angle d’inclinaison interne du pôle magnétique secondaire 16 est noté 51 p2 et l’angle d’inclinaison externe du pôle magnétique secondaire 16 est noté 52p2. Ces angles sont différents, et on a les relations suivantes 51 p1 < 51 p2, 52p1 < 52p2, 52p1 < 51 p1 et 52p2< 51 p2.
En outre, on représente sur la figure 10, le rayon du rotor r, ainsi que le rayon interne rint de la barrière de flux interne et le rayon externe rext de la barrière de flux externe. Ces rayons interne et externe sont identiques pour le pôle magnétique primaire et pour le pôle magnétique secondaire. Cette conception permet de simplifier la fabrication et le nombre d’aimants permanents différents utilisés.
Toutefois, les rayons internes et externes des pôles magnétiques primaires peuvent être différents des rayons interne et externe des pôles magnétiques secondaires. Ainsi, une asymétrie plus importante peut être obtenue, et un degré de liberté supplémentaire est disponible pour réduire les ondulations de couple, les pertes fer et maximiser le couple.
Les figures 4 à 9 et 11 illustrent, schématiquement et de manière non limitative, différents modes de réalisation de l’invention, sur la base du rotor des figures 1 à 3. Ces figures sont des vues d’une section transversale perpendiculaire à l’axe du rotor. De plus, ces figures sont des vues partielles du rotor : elles représentent un quart du rotor correspondant à deux pôles magnétiques d’un rotor à quatre paires de pôles magnétiques. La différence entre ces modes de réalisation correspond à l’agencement des aimants permanents dans les pôles magnétiques. Pour ces figures, seule la disposition des aimants permanents est détaillée. Bien que les figures 4 à 9 et 1 1 soient représentées avec une asymétrie des pôles magnétiques, ces modes de réalisation peuvent être mis en oeuvre avec des pôles magnétiques identiques.
Pour le mode de réalisation de la figure 4, uniquement chaque évidement central 5 de la barrière de flux interne 2 est pourvu d’un aimant permanent 12, ici de section rectangulaire. Aucun aimant permanent n’est inséré dans les évidements latéraux 8 de la barrière de flux externe.
Pour le mode de réalisation de la figure 5, un aimant permanent 12 est agencé dans chaque évidement central 5 de la barrière de flux interne 2, et un aimant permanent 13 est agencé dans chaque évidement central 7 de la barrière de flux externe 3. Les aimants permanents 12 et 13 sont de section rectangulaire. De préférence, les aimants permanents 12 et 13 sont de dimensions identiques. Aucun aimant permanent n’est inséré dans les évidements latéraux 8 de la barrière de flux externe.
Pour le mode de réalisation de la figure 6, un aimant permanent 13 est agencé dans chaque évidement central 7 de la barrière de flux externe 3, et un aimant permanent 14 est agencé dans chaque évidement incliné 6 de la barrière de flux interne 2. Les aimants permanents 13 et 14 sont de section rectangulaire. De préférence, les aimants permanents 13 et 14 sont de dimensions identiques. Aucun aimant permanent n’est inséré dans les évidements latéraux 8 de la barrière de flux externe.
Pour le mode de réalisation de la figure 7, un aimant permanent 12 est agencé dans chaque évidement central 5 de la barrière de flux interne 2, un aimant permanent 13 est agencé dans chaque évidement central 7 de la barrière de flux externe 3, et un aimant permanent 14 est agencé dans chaque évidement incliné 6 de la barrière de flux interne 2. Les aimants permanents 12, 13 et 14 sont de section rectangulaire. De préférence, les aimants permanents 12, 13 et 14 sont de dimensions identiques. Aucun aimant permanent n’est inséré dans les évidements latéraux 8 de la barrière de flux externe. En ce qui concerne l’implémentation des aimants, la figure 7 correspond à un mode de réalisation préféré de l’invention.
Pour le mode de réalisation de la figure 8, un aimant permanent 14 est agencé dans chaque évidement incliné 6 de la barrière de flux interne 2. Les aimants permanents 14 sont de section rectangulaire. De préférence, les aimants permanents 14 sont de dimensions identiques. Aucun aimant permanent n’est inséré dans les évidements latéraux 8 de la barrière de flux externe.
Pour le mode de réalisation de la figure 9, un aimant permanent 13 est agencé dans chaque évidement central 7 de la barrière de flux externe 3. Les aimants permanents 13 sont de section rectangulaire. De préférence, les aimants permanents 13 sont de dimensions identiques. Aucun aimant permanent n’est inséré dans les évidements latéraux 8 de la barrière de flux externe.
Pour le mode de réalisation de la figure 11 , un aimant permanent 12 est agencé dans chaque évidement central 5 de la barrière de flux interne 2, et un aimant permanent 14 est agencé dans chaque évidement incliné 6 de la barrière de flux interne 2. Les aimants permanents 12, et 14 sont de section rectangulaire. De préférence, les aimants permanents 12 et 14 sont de dimensions identiques. Aucun aimant permanent n’est inséré dans les évidements latéraux 8 de la barrière de flux externe. En ce qui concerne l’implémentation des aimants, la figure 11 correspond à un mode de réalisation préféré de l’invention.
Comme il va de soi, l’invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation du rotor, décrits ci-dessus à titre d’exemple, elle embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.

Claims

Revendications
1 . Rotor pour machine électrique, ledit rotor (1 ) comprenant un corps de rotor formé par un empilage de tôles, de préférence placé sur un arbre de rotor (4), et une pluralité de paires de pôles magnétiques (16, 16’), chaque pôle magnétique (16, 16’) est composé de deux barrières de flux (2, 3) constituant chaque pôle magnétique, dont une barrière de flux externe (3) et une barrière de flux interne (2), et d’au moins un aimant permanent (12, 13, 14) positionné dans un évidement axial (5, 6, 7) d’une desdites deux barrières de flux (2, 3), caractérisé en ce que pour chaque pôle magnétique, ladite barrière de flux interne (2) est constituée de deux évidements inclinés (6) positionnés et espacés de part et d’autre d’un évidement central (5), ledit évidement central (5) de ladite barrière de flux interne (2) étant perpendiculaire à un rayon (R) dudit rotor, et lesdits évidements inclinés (6) de ladite barrière de flux interne (2) étant espacées de la périphérie du rotor, et en ce que, pour chaque pôle magnétique, ladite barrière de flux externe (3) est constituée de deux évidements (8) latéraux espacés de part et d’autre d’un évidement central (7), ledit évidement central (7) de la barrière de flux externe (3) étant perpendiculaire audit rayon (R) du rotor qui est perpendiculaire audit évidement central (5) de la barrière de flux interne (2), et en ce que lesdites évidements latéraux (8) de la barrière de flux externe (3) sont agencés dans le prolongement de l’évidement central (7) de la barrière de flux externe (3), lesdits évidements latéraux (8) de la barrière de flux externe (3) étant espacés de la périphérie du rotor.
2. Rotor selon la revendication 1 , dans lequel, pour chaque pôle magnétique, un aimant permanent (12), de préférence un unique aimant permanent est positionné dans ledit évidement central (5) de ladite barrière de flux interne (2).
3. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, pour chaque pôle magnétique, un aimant permanent (14), de préférence un unique aimant permanent, est positionné dans chaque évidement incliné (6) de ladite barrière de flux interne (2).
4. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, pour chaque pôle magnétique, un aimant permanent (13), de préférence un unique aimant permanent, est positionné dans ledit évidement central (7) de la barrière de flux externe (3).
5. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, pour chaque pôle magnétique, lesdits évidements inclinés (6) de ladite barrière de flux interne (2) et/ou lesdits évidements latéraux (8) de ladite barrière de flux externe (3) sont symétriques par rapport audit rayon (R) perpendiculaire audit évidement central (5) de ladite barrière de flux interne (2).
6. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel deux pôles magnétiques (16, 16’) consécutifs sont asymétriques.
7. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’angle d’ouverture (a) des évidements inclinés (6) de ladite barrière de flux interne (2) est aigu.
8. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque pôle magnétique comporte une pluralité d’aimants permanents (12, 13, 14) disposés dans lesdits évidements desdites barrières de flux, lesdits aimants permanents (12, 13, 14) étant de dimensions identiques.
9. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque pôle magnétique (16, 16’) comporte un aimant permanent (12) dans l’évidement central (5) de ladite barrière de flux interne (2), et un aimant permanent (13) dans l’évidement central (7) de ladite barrière de flux externe (3) de dimensions identiques à celles de l’aimant permanent (12) dans ledit évidement central (5) de ladite barrière de flux interne (2).
10. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit nombre de paires de pôles magnétiques (16, 16’) est compris entre 1 et 9, de préférence entre 3 et 6, et vaut de manière préférée 4.
1 1 . Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un aimant permanent (12, 13, 14) a une section rectangulaire.
12. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel lesdits évidements latéraux (8) de ladite barrière de flux externe (3) ont une section sensiblement courbe, par exemple circulaire, elliptique ou ovale.
13. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel lesdits évidements latéraux (8) de ladite barrière de flux externe (3) ont une dimension radiale (e8) inférieure ou égale à la dimension radiale (e7) de l’évidement central (7) de ladite barrière de flux externe (3).
14. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la dimension radiale (e8) desdits évidements latéraux (8) de ladite barrière de flux externe (3) est sensiblement égale à la dimension circonférentielle (I8) desdits évidements latéraux (8) de ladite barrière de flux externe (3).
15. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, pour chaque pôle magnétique, la dimension circonférentielle (I5) de l’évidement central (5) de la barrière de flux interne (2) est sensiblement égale à la dimension circonférentielle (I7) de l’évidement central (7) de ladite barrière de flux externe (3).
16. Rotor selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, pour chaque pôle magnétique, la dimension radiale (e5) de l’évidement central (5) de la barrière de flux interne (2) est sensiblement égale à la dimension radiale (e7) de l’évidement central (7) de ladite barrière de flux externe (3).
17. Machine électrique caractérisée en ce qu’elle comprend un stator et un rotor (1) selon l’une des revendications précédentes, ledit rotor étant logé à l’intérieur dudit stator.
18. Machine électrique selon la revendication 17, dans lequel ledit stator comprend une pluralité d’encoches radiales disposées circonférentiellement le long dudit stator.
19. Machine électrique selon l’une des revendications 17 à 18, dans lequel ladite machine électrique est du type machine électrique synchro-réluctante assistée d’aimants permanents.
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