WO2023094758A1 - Procédé de dimensionnement d'un anneau magnétique à flux orienté multipolaire, rotor, machine électrique tournante, et aéronef associés - Google Patents

Procédé de dimensionnement d'un anneau magnétique à flux orienté multipolaire, rotor, machine électrique tournante, et aéronef associés Download PDF

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magnet
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ring
sub
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PCT/FR2022/052144
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Benjamin DAGUSE
Sabrina Siham AYAT
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Safran
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    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
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    • H02K1/2783—Surface mounted magnets; Inset magnets with magnets arranged in Halbach arrays
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    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
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Definitions

  • TITLE Method for sizing a magnetic ring with multipolar oriented flux, rotor, rotating electrical machine, and associated aircraft
  • the invention relates to the optimization of flux-oriented permanent magnets according to a Halbach topology, and more particularly to a method for dimensioning a multipolar flux-oriented magnetic ring.
  • the invention further relates to a rotor comprising such a magnetic ring, a rotating electrical machine comprising such a rotor, and an aircraft comprising such a rotating electrical machine.
  • the magnetic fields of successive magnets are oriented to amplify the resulting magnetic field in the air gap while eliminating the resulting magnetic field on the opposite side of the magnets.
  • Figure 1 illustrates an example of such a rotor 1 known from the state of the art.
  • the rotor 1 comprises a yoke 2 of radius 1c and a multipolar flux-oriented magnetic ring 3 comprising a flux-oriented multipolar magnet 4 according to a Halbach topology.
  • the magnet 4 has an axial length Iz, a height 1R and comprises the Np/2 pairs of poles.
  • the radius of the rotor 1 is equal to the sum R of the radius le of the yoke 2 and the height 1R of the magnet forming the ring 6.
  • Document EP3736944 discloses an example of a rotor comprising permanent magnets according to a Halbach topology.
  • each rotor magnetic pole is composed of ten segmented magnets along an axial direction.
  • the object of the invention is to overcome all or part of these drawbacks.
  • the subject of the invention is a method for dimensioning a magnetic ring with multipolar oriented flux for a rotor of a rotating electrical machine, the magnetic ring comprising a predetermined number of pairs of poles, the the magnetic ring being formed by at least one flux-oriented magnet.
  • the process includes:
  • the method includes the circumferential segmentation of the magnet into at least two sub-magnets.
  • the circumferential segmentation of the magnet into at least two sub-magnets makes it possible to minimize the losses by eddy current in the ring formed by the sub-magnets while minimizing the number of sub-magnets to be manufactured and glued on a rotor yoke for forming the magnetic ring to reduce the time and complexity of manufacturing a rotor comprising the yoke and the ring.
  • the magnet is not segmented circumferentially into sub-magnets.
  • the circumferential segmentation of the magnet into at least two sub-magnets comprises:
  • the magnet is segmented into a number of sub-magnets equal to the sum, each sub-magnet having a angular sector with respect to the center of the ring equal to the value twice Pi divided by the sum, and each sub-magnet comprising a number of poles equal to the numbers of poles of the ring divided by the sum.
  • the method comprises:
  • step a in which the characteristic sum is equal to the multiplication of the characteristic number by the smallest prime number previously chosen
  • the magnet is not segmented into sub-magnets.
  • the second reference value is equal to the minimum value multiplied by an equal coefficient to the multiplication of a first coefficient by a second coefficient, the first coefficient being equal to the density of the second material divided by the density of the first material, and the second coefficient being equal to the electrical conductivity of the second material divided by the electrical conductivity of the first material.
  • a rotor for a rotating electrical machine comprising a magnetic ring obtained by a method as defined previously.
  • a rotating electrical machine comprising a rotor as defined previously.
  • FIG 1 schematically illustrates a rotor known from the state of the art
  • FIG 2 schematically illustrates an aircraft according to the invention
  • FIG 3 schematically illustrates an example of the rotor according to the invention
  • FIG 4 schematically illustrates an example of a method for implementing the dimensioning device according to the invention
  • FIG 5 schematically illustrates a second example of the rotor according to the invention.
  • FIG 6 schematically illustrates a third example of the rotor according to the invention.
  • FIG. 2 schematically illustrates an aircraft 5 comprising a rotating electrical machine 6 comprising a wound stator 7 having a central axis B, and a rotor 8 arranged in the stator 7 and comprising Np poles or Np/2 pairs of poles .
  • FIG. 3 illustrates an example of the rotor 8 according to the invention determined from the rotor 1 known from the state of the art and illustrated in FIG.
  • the rotor 8 comprises the yoke 2 surrounded by a flux-oriented multipolar ring 9 formed by flux-oriented segmented sub-magnets 10 according to a Halbach topology.
  • Each sub-magnet 10 has an axial length Izi, a height IRI and a circumferential length le defined by an angular sector 0 with respect to the center of the ring 6.
  • the height IR I of the sub-magnets 10 is equal to the height 1R of the magnet forming the ring 6 of the rotor 1 known from the state of the art.
  • the sub-magnets 10 are segmented along an axial direction.
  • the sum of the axial length Izi of the sub-magnets 10 is equal to the axial length Iz of the magnet 7.
  • the radius of the rotor 8 is equal to the sum R of the radius le of the yoke 2 and the height IRI of the sub-magnets 10.
  • Each sub-magnet 10 comprises 1/nu pole, nu being the number of sub-magnets 10 to form a pole.
  • the circumferential or orthogonal length is equal to:
  • segmented sub-magnets 10 are not all of the same size within the same pole of the ring 9, it is appropriate to select the orthogonal length of the smallest sub-magnet of the pole.
  • the dimensions of the sub-magnets 10 are determined so that the eddy current losses are minimized in the ring 9 formed by the sub-magnets 10, and so that the number of sub-magnets 10 to be manufactured and stuck on the cylinder head 2 is reduced to reduce the duration and complexity of manufacturing the rotor 8 by a sizing device for sizing the sub-magnets 10 in order to minimize the eddy current losses in said sub-magnets 10 and in order to minimize the number of sub-magnets 10 forming the ring 9.
  • the device comprises for example a configured processing unit.
  • Figure 4 illustrates an example of a method of implementing the device.
  • the ring 9 comprises the multipolar magnet forming the ring 3 of the rotor illustrated in figure 1.
  • the device 11 determines a characteristic dimension 1 Z ,SFM of the magnet 4 forming the ring 3 equal to the minimum value among the outer perimeter 2?rR of the ring 3 of the rotor 1 and the axial length Iz of the ring.
  • the device 11 also determines a reference value Vref equal to the minimum value among a predetermined reference length Iref and twice the value Pi.
  • the reference length Iref is for example equal to the maximum value chosen from the axial length Iz, the height 1R OR the perimeter of the ring equal to 2?rR of the magnet 4 shown in Figure 1.
  • the device 11 compares the characteristic dimension 1 Z ,SFM with the value Vref.
  • the magnet 4 forming the ring 3 of the rotor 1 is not circumferentially segmented.
  • the ring 9 of the rotor 8 is formed by the annular multipolar magnet 4 forming the ring 3 of the rotor 1.
  • FIG. 5 illustrates a second example of the rotor 8 comprising annular magnets 12, the magnet 4 of the ring 3 having for example been segmented axially into annular magnets of axial length l zi to minimize losses by eddy current.
  • the magnet 4 is segmented circumferentially into at least two sub-magnets 10.
  • an integer variable i is initialized to the value 0.
  • variable i is incremented by one unit.
  • the device 11 determines a characteristic number NUM equal to the smallest prime number Pi among a set of prime numbers comprising the prime numbers Pk, k varying from 1 to Np.
  • the device 11 further determines a second reference value Vref2 equal to the minimum value from among the predetermined reference length Iref and twice the value Pi divided by a characteristic sum SOM equal to at least the value of the number NUM characteristic such as:
  • the device 11 also determines a second characteristic dimension 1 Z ,SFM2 equal to the minimum value among the outer perimeter 2nR of the ring 3 divided by the characteristic number NUM and the axial length Iz of the ring .
  • the device 11 compares the second characteristic dimension 1Z ,SFM2 with the second value Vref2.
  • the device 11 determines that the magnet 4 forming the ring 3 is segmented into a number of sub-magnets 10 equal to the sum SOM, each sub-magnet 10 having an angular sector with respect to the center of the ring 9 equal to the value twice Pi divided by the sum SOM, and each sub-magnet 10 comprising a number of poles equal to the numbers of poles Np of the ' ring 9 divided by the sum SOM (step 28).
  • step 29 If the second dimension 1 Z ,SFM2 characteristic is greater than the second value Vref2, and the set of prime numbers is not not empty (step 29), the method continues at step 23 by incrementing the value i, then repeats step 24 by determining the characteristic number NUM equal to the smallest prime number among the set of prime numbers from which is subtracted the smallest prime number previously chosen,
  • step 29 magnet 4 is not segmented into submagnets 8.
  • the ring 9 of the rotor 8 is formed by the annular multipolar magnet 4 forming the ring 3 of the rotor 1.
  • a first sub-magnet consists of a first material of density p l and electrical conductivity rl
  • a second sub-magnet consists of a second material of density p2 and electrical conductivity r2
  • the second value of reference Vref2 is multiplied by a coefficient COEFF such that:
  • Figure 6 illustrates a third example of the rotor 8 comprising the ring 9 formed by sub-magnets 13, each sub-magnet 13 forming a pole of the ring 9.
  • the ring 9 can comprise the annular magnet 4, or one or more flux-oriented sub-magnets, each sub-magnet corresponding to a pair of poles or each sub-magnet corresponding to one pole depending on the result of the dimensioning process.

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Abstract

Procédé de dimensionnement d'un anneau magnétique à flux orienté multipolaire, rotor, machine électrique tournante, et aéronef associés Le procédé de dimensionnement d'un anneau magnétique à flux orienté multipolaire pour un rotor d'une machine électrique tournante, l'anneau magnétique comportant un nombre prédéterminé de paires de pôles, l'anneau magnétique étant formé par au moins un aimant à flux orienté, comprend : - la détermination d'une dimension caractéristique (20) de l'aimant égale à la valeur minimale parmi le périmètre extérieur de l'anneau et la longueur axiale de l'anneau, - la détermination d'une valeur de référence (20) égale à la valeur minimale parmi une longueur de référence prédéterminée et deux fois la valeur Pi, - la comparaison (21) de la dimension caractéristique de l'aimant à la valeur de référence, et - si la dimension caractéristique de l'aimant est supérieure à la valeur de référence, le procédé comprend la segmentation circonférentielle de l'aimant en au moins deux sous-aimants.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Procédé de dimensionnement d’un anneau magnétique à flux orienté multipolaire, rotor, machine électrique tournante, et aéronef associés
Domaine technique de l’invention
L’ invention concerne l’ optimisation d’ aimants permanent à flux orienté selon une topologie de Halbach, et plus particulièrement un procédé de dimensionnement d’un anneau magnétique à flux orienté multipolaire.
L’ invention concerne en outre un rotor comportant un tel anneau magnétique, une machine électrique tournante comportant un tel rotor, et un aéronef comportant une telle machine électrique tournante.
Etat de la technique antérieure
Afin d’ augmenter les performances magnétiques d’une machine électrique tournante, il est connu d’ agencer des aimants permanents dans ladite machine selon une topologie de Halbach pour obtenir un meilleur guidage du flux magnétique dans l’ entrefer de la machine.
Dans cette topologie, les champs magnétiques des aimants successifs sont orientés de manière à amplifier le champ magnétique résultant dans l’ entrefer tout en éliminant le champ magnétique résultant du côté opposé des aimants.
Il est connu de solidariser un aimant multipolaire à flux orienté de forme annulaire sans segmentation radial sur un support cylindrique pour former un rotor.
La figure 1 illustre un exemple d’un tel rotor 1 connu de l’ état de la technique.
Le rotor 1 comprend une culasse 2 de rayon le et un anneau 3 magnétique à flux orienté multipolaire comportant un aimant 4 multipolaire à flux orienté selon une topologie de Halbach.
L’ aimant 4 a une longueur axiale Iz, une hauteur 1R et comporte les Np/2 paires de pôles. Le rayon du rotor 1 est égal à la somme R du rayon le de la culasse 2 et de la hauteur 1R de l’ aimant formant l’ anneau 6.
Cependant, l’ aimant génère d’importantes pertes par courant de Foucault.
En outre, comme le support et l’ aimant sont constitués de matériaux différents ayant des coefficients de dilatation différents, lors de l’ échauffement de l’ aimant annulaire, des contraintes apparaissent dans le rotor, susceptibles de fissurer ou casser l’ aimant annulaire.
Le document EP3736944 divulgue un exemple d’un rotor comportant des aimants permanents selon une topologie de Halbach.
Afin de minimiser les pertes par courant de Foucault proportionnelles au carré de la plus petite dimension des aimants, chaque pôle magnétique rotorique est composé de dix aimants segmentés selon une direction axiale.
Cependant pour agencer les aimants permanents selon la topologie Halbach, il est nécessaire de fabriquer, découper et coller sur le rotor un nombre considérable d’ aimants augmentant ainsi la durée et la complexité de fabrication du rotor.
Le but de l’ invention est de pallier tout ou partie de ces inconvénients.
Exposé de l’invention
Au vu de ce qui précède, l’invention a pour objet un procédé de dimensionnement d’un anneau magnétique à flux orienté multipolaire pour un rotor d’une machine électrique tournante, l’ anneau magnétique comportant un nombre prédéterminé de paires de pôles, l’ anneau magnétique étant formé par au moins un aimant à flux orienté.
Le procédé comprend :
- la détermination d’une dimension caractéristique de l’ aimant égale à la valeur minimale parmi le périmètre extérieur de l’ anneau et la longueur axiale de l’ anneau,
- la détermination d’une valeur de référence égale à la valeur minimale parmi une longueur de référence prédéterminée et deux fois la valeur Pi, - la comparaison de la dimension caractéristique de l’ aimant à la valeur de référence, et
- si la dimension caractéristique de l’ aimant est supérieure à la valeur de référence, le procédé comprend la segmentation circonférentielle de l’ aimant en au moins deux sous-aimants.
La segmentation circonférentielle de l’ aimant en au moins deux sous-aimants selon le procédé permet de minimiser les pertes par courant de Foucault dans l’ anneau formé par les sous-aimants tout en minimisant le nombre de sous-aimants à fabriquer et coller sur une culasse rotorique pour former l’ anneau magnétique afin de réduire la durée et la complexité de fabrication d’un rotor comportant la culasse et l’ anneau.
De préférence, si la dimension caractéristique de l’ aimant est inférieure ou égale à la valeur de référence, l’ aimant n’ est pas segmenté circonférentiellement en sous-aimants.
Avantageusement, la segmentation circonférentielle de l’ aimant en au moins deux sous-aimants comprend :
- la décomposition du nombre de pôles de l’ anneau en nombres premiers,
-la détermination d’un nombre caractéristique égal au plus petit nombre premier parmi un ensemble de nombres premiers comprenant les nombres premiers,
- a) la détermination d’une deuxième valeur de référence égale à la valeur minimale parmi la longueur de référence prédéterminée et deux fois la valeur Pi divisée par une somme caractéristique égale à au moins la valeur du nombre caractéristique,
- b) la détermination d’une deuxième dimension caractéristique égale à la valeur minimale parmi le périmètre extérieur de l’ anneau divisé par le nombre caractéristique et la longueur axiale de l’ anneau,
- c) la comparaison de la deuxième dimension caractéristique de l’ aimant à la deuxième valeur de référence, et
- si la deuxième dimension caractéristique est inférieure ou égale à la deuxième valeur de référence, l’ aimant est segmenté en un nombre de sous-aimants égal à la somme, chaque sous-aimant ayant un secteur angulaire par rapport au centre de l’ anneau égal à la valeur deux fois Pi divisée par la somme, et chaque sous-aimant comprenant un nombre de pôles égal aux nombres de pôles de l’ anneau divisé par la somme.
De préférence, si la deuxième dimension caractéristique est supérieure à la deuxième valeur de référence et si l’ ensemble de nombres premiers n’ est pas vide, le procédé comprend :
- la détermination du nombre caractéristique égal au plus petit nombre premier parmi l’ ensemble de nombres premiers auquel est retranché le plus petit nombre premier précédemment choisi,
- la réitération de l’ étape a), dans laquelle la somme caractéristique est égale à la multiplication du nombre caractéristique par le plus petit nombre premier précédemment choisi,
- la réitération de l’ étape b), et
- la réitération de l’ étape c).
Avantageusement, si l’ ensemble de nombres premiers est vide, l’ aimant n’ est pas segmenté en sous-aimants.
De préférence, si un premier sous-aimant est constitué d’un premier matériau et le deuxième sous-aimant est constitué d’un deuxième matériau différent du premier matériau, la deuxième valeur de référence est égale à la valeur minimale multipliée par un coefficient égal à la multiplication d’un premier coefficient par un deuxième coefficient, le premier coefficient étant égal à la masse volumique du deuxième matériau divisée par la masse volumique du premier matériau, et le deuxième coefficient étant égal à la conductivité électrique du deuxième matériau divisée par la conductivité électrique du premier matériau.
Il est également proposé un rotor pour machine électrique tournante comportant un anneau magnétique obtenu par un procédé tel que défini précédemment.
Il est également proposé une machine électrique tournante comportant un rotor tel que défini précédemment.
Il est également proposé un aéronef comportant une machine électrique tournante tel que défini précédemment. Brève description des dessins
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig 1 ] illustre schématiquement un rotor connu de l’ état de la technique ;
[Fig 2] illustre schématiquement un aéronef selon l’invention ;
[Fig 3] illustre schématiquement un exemple du rotor selon l’ invention ;
[Fig 4] illustre schématiquement un exemple d’un procédé de mise en œuvre du dispositif de dimensionnement selon l’ invention ;
[Fig 5] illustre schématiquement un deuxième exemple du rotor selon l’ invention ; et
[Fig 6] illustre schématiquement un troisième exemple du rotor selon l’ invention.
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation
On se réfère à la figure 2 qui illustre schématiquement un aéronef 5 comprenant une machine électrique tournante 6 comportant un stator 7 bobiné ayant un axe central B , et un rotor 8 disposé dans le stator 7 et comportant Np pôles soit Np/2 paires de pôles.
La figure 3 illustre un exemple du rotor 8 selon l’ invention déterminé à partir du rotor 1 connu de l’ état de la technique et illustré à la figure 1 .
Le rotor 8 comprend la culasse 2 entourée d’un anneau 9 multipolaire à flux orienté formé par des sous-aimants 10 segmentés à flux orienté selon une topologie de Halbach.
On suppose que les sous-aimants 10 sont de mêmes dimensions.
Chaque sous-aimant 10 a une longueur axiale Izi, une hauteur IRI et une longueur circonférentielle le définie par un secteur angulaire 0 par rapport au centre de l’ anneau 6. La hauteur IR I des sous-aimants 10 est égale à la hauteur 1R de l’ aimant formant l’ anneau 6 du rotor 1 connu de l’ état de la technique.
Les sous-aimants 10 sont segmentés selon une direction axiale.
La somme de la longueur axiale Izi des sous-aimants 10 est égale à la longueur axiale Iz de l’ aimant 7.
Le rayon du rotor 8 est égal à la somme R du rayon le de la culasse 2 et de la hauteur IRI des sous-aimants 10.
Chaque sous-aimant 10 comprend 1/nu pôle, nu étant le nombre de sous-aimants 10 pour former un pôle.
La longueur circonférentielle le ou orthogonale est égale à :
Figure imgf000008_0001
Lorsque les sous-aimants 10 segmentés ne sont pas tous de même taille au sein d’un même pôle de l’ anneau 9, il convient de sélectionner la longueur orthogonale du plus petit sous-aimant du pôle.
Par exemple, il est connu, pour une topologie de Halbach comportant deux sous-aimants par pôle, de décomposer les sous-aimants de sorte que la longueur orthogonale d’un premier sous-aimant soit égale à la moitié de la longueur orthogonale du deuxième sous-aimant.
Dans ce cas la longueur circonférentielle le ou orthogonale est égale à : l0 = —
0 (2) 3Np v 7
Les dimensions des sous-aimants 10 sont déterminées de sorte que les pertes par courant de Foucault sont minimisées dans l’ anneau 9 formé par les sous-aimants 10, et de sorte que le nombre de sous-aimants 10 à fabriquer et coller sur la culasse 2 soit réduit pour réduire la durée et la complexité de fabrication du rotor 8 par un dispositif de dimensionnement pour dimensionner les sous-aimants 10 afin de minimiser les pertes par courant de Foucault dans lesdits sous-aimants 10 et afin de minimiser le nombre de sous-aimants 10 formant l’ anneau 9. Le dispositif comprend par exemple une unité de traitement configuré.
La figure 4 illustre un exemple d’un procédé de mise en œuvre du dispositif.
On suppose qu’ au début du procédé l’ anneau 9 comprend l’ aimant multipolaire formant l’ anneau 3 du rotor illustré à la figure 1.
Durant une étape 20, le dispositif 11 détermine une dimension caractéristique 1Z,SFM de l’ aimant 4 formant l’ anneau 3 égale à la valeur minimale parmi le périmètre extérieur 2?rR de l’ anneau 3 du rotor 1 et la longueur axiale Iz de l’ anneau. Le dispositif 11 détermine en outre une valeur Vref de référence égale à la valeur minimale parmi une longueur de référence Iref prédéterminée et deux fois la valeur Pi.
La longueur de référence Iref est par exemple égale à la valeur maximale choisie parmi la longueur axiale Iz, la hauteur 1R OU le périmètre de l’ anneau égal à 2?rR de l’ aimant 4 illustré à la figure 1.
Durant une étape 21 , le dispositif 1 1 compare la dimension caractéristique 1Z,SFM à la valeur Vref.
Si la dimension caractéristique 1Z,SFM est inférieure ou égale à la valeur Vref, l’ aimant 4 formant l’ anneau 3 du rotor 1 n’ est pas segmenté circonférentiellement.
L’ anneau 9 du rotor 8 est formé par l’ aimant 4 multipolaire annulaire formant l’ anneau 3 du rotor 1.
La figure 5 illustre un deuxième exemple du rotor 8 comportant des aimants annulaires 12, l’ aimant 4 de l’ anneau 3 ayant par exemple été segmenté axialement en aimants annulaires de longueur axiale lz i pour minimiser les pertes par courant de Foucault.
Si la dimension caractéristique 1Z,SFM de l’ aimant 4 est supérieure à la valeur de référence Vref, l’ aimant 4 est segmenté circonférentiellement en au moins deux sous-aimants 10.
Pour déterminer le nombre de sous-aimants 10 afin de minimiser les pertes par courant de Foucault dans lesdits sous-aimants 10 et afin de minimiser le nombre de sous-aimants 10 formant l’ anneau 9, le dispositif décompose le nombre de pôles Np du rotor 8 en nombres premiers (étape 22) de sorte que : NP = np k=i Pk o) où comme le nombre de pôles Np est nécessairement paire, Pi=2, et Pk<Pk+i .
En outre, une variable entière i est initialisée à la valeur 0.
Durant une étape 23, la variable i est incrémenté d’une unité.
Puis durant une étape 24, le dispositif 1 1 détermine un nombre caractéristique NUM égal au plus petit nombre premier Pi parmi un ensemble de nombres premiers comprenant les nombres premiers Pk, k variant de 1 à Np.
Durant une étape 25, le dispositif 1 1 détermine en outre une deuxième valeur Vref2 de référence égale à la valeur minimale parmi la longueur de référence prédéterminée Iref et deux fois la valeur Pi divisée par une somme caractéristique SOM égale à au moins la valeur du nombre caractéristique NUM tel que :
SOM = n i ^ (4)
Durant une étape 26, le dispositif 1 1 détermine en outre une deuxième dimension 1Z,SFM2 caractéristique égale à la valeur minimale parmi le périmètre extérieur 2nR de l’ anneau 3 divisé par le nombre caractéristique NUM et la longueur axiale Iz de l’ anneau.
Durant une étape 27, le dispositif 1 1 compare la deuxième dimension caractéristique 1Z,SFM2 à la deuxième valeur Vref2.
Si la deuxième dimension caractéristique 1Z,SFM2 est inférieure ou égale à la deuxième valeur Vref2, le dispositif 1 1 détermine que l’ aimant 4 formant l’ anneau 3 est segmenté en un nombre de sous- aimants 10 égal à la somme SOM, chaque sous-aimant 10 ayant un secteur angulaire par rapport au centre de l’ anneau 9 égal à la valeur deux fois Pi divisée par la somme SOM, et chaque sous-aimant 10 comprenant un nombre de pôles égal aux nombres de pôles Np de l’ anneau 9 divisé par la somme SOM (étape 28).
Si la deuxième dimension 1Z,SFM2 caractéristique est supérieure à la deuxième valeur Vref2, et l’ ensemble de nombres premiers n’ est pas vide (étape 29), le procédé poursuit à l’étape 23 en incrémentant la valeur i, puis réitère l’étape 24 en déterminant le nombre caractéristique NUM égal au plus petit nombre premier parmi l’ ensemble de nombres premiers auquel est retranché le plus petit nombre premier précédemment choisi,
Puis le procédé poursuit aux étapes suivantes.
Si l’ ensemble de nombres premiers est vide (étape 29), l’ aimant 4 n’ est pas segmenté en sous-aimants 8.
L’ anneau 9 du rotor 8 est formé par l’ aimant 4 multipolaire annulaire formant l’ anneau 3 du rotor 1.
Si un premier sous-aimant est constitué d’un premier matériau de masse volumique p l et de conductivité électrique rl , et un deuxième sous-aimant est constitué d’un deuxième matériau de masse volumique p2 et de conductivité électrique r2, la deuxième valeur de référence Vref2 est multipliée par un coefficient COEFF tel que :
COEFF = — — (5) rl pl v
La figure 6 illustre un troisième exemple du rotor 8 comportant l’ anneau 9 formé par des sous-aimants 13, chaque sous-aimant 13 formant un pôle de l’ anneau 9.
L’ anneau 9 peut comprendre l’ aimant annulaire 4, ou un ou plusieurs sous-aimants à flux orienté, chaque sous-aimant correspondant à une paire de pôles ou chaque sous-aimant correspondant à un pôle selon le résultat du procédé de dimensionnement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de dimensionnement d’un anneau magnétique (9) à flux orienté multipolaire pour un rotor (8) d’une machine électrique tournante (6) , l’ anneau magnétique comportant un nombre prédéterminé de paires de pôles, l’ anneau magnétique étant formé par au moins un aimant (4, 12) à flux orienté, caractérisé en ce que le procédé comprend : la détermination d’une dimension caractéristique (20) de l’ aimant égale à la valeur minimale parmi le périmètre extérieur de l’ anneau et la longueur axiale de l’ anneau, la détermination d’une valeur de référence (20) égale à la valeur minimale parmi une longueur de référence prédéterminée et deux fois la valeur Pi, la comparaison (21 ) de la dimension caractéristique de l’ aimant à la valeur de référence, et si la dimension caractéristique de l’ aimant est supérieure à la valeur de référence, le procédé comprend la segmentation circonférentielle de l’ aimant en au moins deux sous-aimants ( 10, 13) .
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel si la dimension caractéristique de l’ aimant (4, 12) est inférieure ou égale à la valeur de référence, l’ aimant n’ est pas segmenté circonférentiellement en sous- aimants.
3. Procédé selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel la segmentation circonférentielle de l’ aimant (4, 12) en au moins deux sous-aimants ( 10, 13) comprend : la décomposition (22) du nombre de pôles de l’ anneau en nombres premiers,
- la détermination d’un nombre caractéristique (24) égal au plus petit nombre premier parmi un ensemble de nombres premiers comprenant les nombres premiers,
- a) la détermination d’une deuxième valeur (25) de référence égale à la valeur minimale parmi la longueur de référence prédéterminée et deux fois la valeur Pi divisée par une somme caractéristique égale à au moins la valeur du nombre caractéristique, b) la détermination d’une deuxième dimension (26) caractéristique égale à la valeur minimale parmi le périmètre extérieur de l’ anneau divisé par le nombre caractéristique et la longueur axiale de l’ anneau, c) la comparaison (27) de la deuxième dimension caractéristique de l’ aimant à la deuxième valeur de référence, et - si la deuxième dimension caractéristique est inférieure ou égale à la deuxième valeur de référence, l’ aimant est segmenté en un nombre de sous-aimants ( 10, 13) égal à la somme, chaque sous- aimant ayant un secteur angulaire par rapport au centre de l’ anneau égal à la valeur deux fois Pi divisée par la somme, et chaque sous-aimant comprenant un nombre de pôles égal aux nombres de pôles de l’ anneau divisé par la somme.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel si la deuxième dimension caractéristique est supérieure à la deuxième valeur de référence et si l’ ensemble de nombres premiers n’ est pas vide, le procédé comprend : la détermination du nombre caractéristique égal au plus petit nombre premier parmi l’ensemble de nombres premiers auquel est retranché le plus petit nombre premier précédemment choisi, la réitération de l’ étape a), dans laquelle la somme caractéristique est égale à la multiplication du nombre caractéristique par le plus petit nombre premier précédemment choisi la réitération de l’ étape b), et la réitération de l’ étape c) .
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel si l’ ensemble de nombres premiers est vide, l’ aimant (4, 12) n’ est pas segmenté en sous-aimants.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel si un premier sous-aimant est constitué d’un premier matériau et le deuxième sous-aimant est constitué d’un deuxième matériau différent du premier matériau, la deuxième valeur de référence est égale à la valeur minimale multipliée par un coefficient égal à la multiplication d’un premier coefficient par un deuxième coefficient, le premier coefficient étant égal à la masse volumique du deuxième matériau divisée par la masse volumique du premier matériau, et le deuxième coefficient étant égal à la conductivité électrique du deuxième matériau divisée par la conductivité électrique du premier matériau.
7. Rotor (8) pour machine électrique tournante (6) comportant un anneau magnétique (4, 10, 12, 13) comprenant un nombre prédéterminé de paires de pôles, l’ anneau magnétique étant formé par un aimant (4, 12) à flux orienté segmenté en au moins deux sous- aimants, caractérisé en ce que la valeur minimale parmi le périmètre extérieur de l’ anneau et la longueur axiale de l’ anneau est supérieure à la valeur minimale parmi une longueur de référence prédéterminée et deux fois la valeur Pi.
8. Machine électrique tournante (6) comportant un rotor (8) selon la revendication 7.
9. Aéronef (5) comportant une machine électrique tournante (6) selon la revendication 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20180287437A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 University Of Illinois At Urbana-Champaign High frequency electric motor, control system, and method of manufacture
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8446121B1 (en) * 2010-11-19 2013-05-21 The Boeing Company High performance actuator motor
US20180287437A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 University Of Illinois At Urbana-Champaign High frequency electric motor, control system, and method of manufacture
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