Domaine technique

La présente invention concerne le domaine des dispositifs de compression entraînés par une machine électrique, en particulier l’invention concerne un turbocompresseur entraîné par une machine électrique.

Elle concerne notamment un dispositif pour comprimer un fluide gazeux, ici de l'air, par un compresseur, seul ou associé à une turbine pour former un turbocompresseur, pour ensuite l'envoyer vers tous appareils et plus particulièrement à l'admission d'un moteur à combustion interne. En effet, comme cela est largement connu, la puissance délivrée par un moteur à combustion interne est dépendante de la quantité d’air introduite dans la chambre de combustion de ce moteur, quantité d’air qui est elle-même proportionnelle à la densité de cet air.

Ainsi, il est habituel d'augmenter cette quantité d'air au moyen d’une compression de l’air extérieur avant qu'il ne soit admis dans cette chambre de combustion lors d'un besoin d’une forte puissance. Cette opération, appelée suralimentation, peut être réalisée par tous moyens, tel qu'un compresseur seul entraîné électriquement par une machine électrique (compresseur électrifié), ou par un compresseur associé à une turbine et à une machine électrique pour former un turbocompresseur électrifié.

Technique antérieure Dans les deux cas précités, la machine électrique associée au compresseur peut être de différents types.

L'un de ces types est une machine électrique à faible entrefer et bobinages proches du rotor qui permet un guidage optimal du flux magnétique et un rendement optimisé. Ce type de machine électrique présente l’avantage d’une certaine compacité, qui peut parfois devenir problématique pour son refroidissement et qui demande l’utilisation d’un système spécifique pour évacuer ses pertes.

Afin de ne pas être intrusif sur l’entrée d’air du compresseur, ce type de machine électrique est classiquement positionnée au dos du compresseur dans le cas d’un compresseur électrifié, ou entre le compresseur et la turbine dans le cas d’un turbocompresseur électrifié, et cela malgré la présence d’un environnement thermique défavorable dans ce dernier car proche de la turbine. Généralement, la liaison entre le compresseur, la turbine et la machine électrique est rigide. Ce type de machine peut aussi être positionné côté compresseur mais à une distance relativement éloignée de l’entrée d’air afin de ne pas perturber cette dernière. La liaison entre le compresseur et la machine est alors rigide ou réalisée à l’aide d’un accouplement mécanique.

Ce type de systèmes est mieux décrit dans les brevets US2014373532A, US2009056332A, US2010266430A, US2010247342A, US6449950B, US7360361 , EP0874953A1 ou EP0912821A1.

L'autre de ces types est une machine électrique à fort entrefer (appelée machine à « Air Gap »), dont l’entrefer peut parfois mesurer plusieurs centimètres afin de laisser passer le fluide de travail dans cet entrefer permettant ainsi une intégration au plus proche des systèmes de compression, dans un environnement thermique plus favorable.

Cette disposition de machine électrique présente néanmoins le désavantage de perturber et limiter le passage du flux magnétique entre le rotor et le stator au travers du grand entrefer, ce qui contribue à limiter le rendement intrinsèque de la machine électrique ainsi que ses performances spécifiques (puissance massique et volumique). Les pertes élevées sur ce type de concept obligent aussi à développer un refroidissement spécifique pour évacuer les calories du rotor et du stator ou à limiter les performances spécifiques. L’homme du métier est amené à compenser cet inconvénient notamment en mettant en œuvre des courants de commande très élevés, ce qui augmentent la coût de l’onduleur et provoque des pertes dans le stator.

Ce type de machine électrique est notamment décrit dans les brevets EP1995429A1 , US2013169074A ou US2013043745A.

Un troisième type de machine électrique est la machine à grille statorique, qui peut être positionnée en amont du compresseur, et pour laquelle l’air traverse le stator.

La demande de brevet FR3074622A1 détaille plusieurs structures de rotor électrique et de montage du rotor sur l’arbre d’un turbocompresseur, en rapportant un rotor sur un arbre débouchant côté compresseur. Ce rotor est particulièrement intéressant pour les machines électriques à grille statorique. Ces structures sont intéressantes pour intégrer des rotors sur des turbocompresseurs déjà réalisés.

Toutefois, ces structures sont la plupart du temps difficilement compatibles avec un procédé industriel de fabrication en grande série, étant donné les tolérances de fabrication et les opérations d’équilibrage nécessaires à réaliser sur le rotor pour arriver à un tel système. De plus, ces solutions peuvent nécessiter l’usinage d’un alésage au sein d’un aimant, ce qui est complexe et qui réduit les performances magnétiques de l’aimant. Alternativement, l’homme du métier peut également améliorer le montage en le simplifiant par l’utilisation d’un aimant plein.

Une des problématiques de l’électrification des compresseurs concerne les coûts de fabrication de la machine électrique et plus particulièrement du rotor. En effet, les contraintes dues au régime de rotation très élevé du turbocompresseur, d’environ 200.000 tours/min et plus, sont particulièrement éprouvantes pour la résistance mécanique de l’aimant du rotor, ce qui induit des coûts importants pour fabriquer un dispositif qui permet de garantir la bonne tenue du matériau magnétique.

Une autre problématique est la perte due aux forces de couplage magnétique entre le rotor et le stator (appelés pertes à vide), plus particulièrement lors des phases de roue libre, lorsque la machine électrique n’est pas activée. En effet, lors des phases de non utilisation de l’assistance de la machine électrique, l’aimant permanent contenu dans le rotor provoque une résistance à la libre rotation de l’axe du compresseur. Une solution à cette problématique est l’utilisation d’un matériau à magnétisation temporaire ou modulable. Dans le cas de la mise en œuvre d’un rotor réalisé uniquement ou principalement avec des matériaux à magnétisation temporaire ou modulable, il subsiste néanmoins un problème à surmonter, à savoir la difficulté de détecter le mouvement de rotation du rotor et plus particulièrement de détecter la position du rotor à cause de la magnétisation initiale du rotor inexistante ou trop faible pour être détectable et utilisable par l’onduleur. La présente invention surmonte ce problème en proposant un rotor hybride par l’introduction judicieuse d’un aimant permanent au sein d’un rotor réalisé dans un matériau à magnétisation temporaire ou modulable. Résumé de l’invention

La présente invention concerne un dispositif de compression d’un fluide comprenant une machine électrique, ladite machine électrique comprenant un rotor et un stator, ledit dispositif de de compression comprenant un arbre de compression sur lequel est montée au moins une roue de compression, ledit rotor étant relié à une extrémité dudit arbre de compression, ledit rotor comprenant un aimant permanent cylindrique et un arbre creux, ledit arbre creux comportant une portion de frette entourant radialement ledit aimant cylindrique, caractérisé en ce que ledit aimant permanent cylindrique est une pièce pleine coaxiale audit rotor, ledit arbre creux est réalisé en un matériau à aimantation temporaire ou modulable.

Selon un mode de réalisation l’épaisseur de la frette est supérieure au rayon de l’aimant permanent cylindrique. Selon un mode de réalisation ledit aimant permanent cylindrique est réalisé à base de néodyme, comme par exemple NbFeBr, SmCo,

Ferrite ou tout autre matériau magnétique dur. Selon un mode de réalisation ledit arbre creux est réalisé dans un alliage acier du type fer-chrome-cobalt, aluminium- nickel-cobalt AINiCo, ou tout matériaux équivalent. Selon un mode de réalisation, l’arbre creux comporte de façon intégrale une portion cylindrique annulaire insérée dans ladite au moins une roue de compression, ladite portion cylindrique annulaire reliant préférablement avec du jeu l’arbre de compression à ladite au moins une roue de compression.

Selon un mode de réalisation le rotor comporte des moyens de manipulation. Selon un mode de réalisation le rotor a un diamètre extérieur inférieur ou égal au diamètre du nez de la roue de compression. Selon un mode de réalisation le dispositif de compression est un turbocompresseur associant une turbine et un compresseur, notamment pour un moteur à combustion interne.

Selon un mode de réalisation la machine électrique est agencée au niveau de la zone d’admission du gaz dudit turbocompresseur.

Selon un mode de réalisation la machine électrique est une machine à grille statorique.

Selon un mode de réalisation la machine électrique est un générateur électrique.

Par ailleurs, la présente invention concerne également un procédé de mise en œuvre du dispositif de compression dans lequel on réalise la magnétisation dudit arbre creux pour faire passer ledit rotor d’un état initial dans lequel le rotor est considéré inactif à un état de fonctionnement dans lequel le rotor est considéré actif.

Selon un mode de réalisation du procédé de mise en œuvre du dispositif de compression, on réduit la magnétisation dudit arbre creux pour faire passer ledit rotor d’un état de fonctionnement dans lequel le rotor est considéré actif à un état de initial dans lequel le rotor est considéré inactif.

Selon un mode de réalisation du procédé de mise en œuvre du dispositif de compression, la magnétisation et la démagnétisation (réduction de la magnétisation) dudit arbre creux sont réalisées par application d’une impulsion de courant au moyen d’un onduleur pilotant ladite machine électrique, ladite impulsion de courant ayant une amplitude supérieure aux impulsions de fonctionnement normal de la machine électrique.

Selon un mode de réalisation du procédé de mise en œuvre du dispositif de compression, le changement entre l’état actif et inactif est réalisé suivant les modes transitoires suivants :

1. On choisit l’état actif lorsqu’on veut transmettre de la puissance par la machine électrique, ladite puissance étant modulée par l’onduleur sur une plage entre un minimum et un maximum, et

2. On choisit l’état inactif lorsqu’on veut réduire le couple magnétique entre le rotor et le stator. D'autres caractéristiques et avantages du procédé 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. Figures

La figure 1 illustre un rotor de machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention.

La figure 1 illustre un rotor de machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention.

La figure 2 illustre un dispositif de compression entraîné par une machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention.

Description des modes de réalisation

La présente invention concerne un dispositif de compression d’un fluide, notamment d’un gaz, entraîné, de manière non exclusive, par une machine électrique. En d’autres termes, l’invention concerne l’ensemble formé par la machine électrique et le dispositif de compression. De préférence, le dispositif de compression est prévu pour comprimer de l’air.

La présente invention présente les intérêts fonctionnels suivants : Créer un rotor magnétique dont la magnétisation et la production de flux magnétique est contrôlable, permettant ainsi de disposer d’un rotor magnétiquement actif ou passif suivant les usages,

Assurer la tenue mécanique de l’ensemble rotor, notamment vis-à-vis des forces centrifuges qui s’appliquent lors de la mise en rotation,

Garantir des pertes limitées au niveau du rotor et du stator, de façon à améliorer le rendement de la partie électrique mais aussi limiter réchauffement interne du rotor et du stator et simplifier son refroidissement,

Réaliser un haut niveau de concentricité entre le rotor électrique et l’arbre du turbocompresseur afin d’obtenir un système mécanique complet (arbre turbocompresseur avec rotor de la machine électrique) équilibrable avec minimum de balourd,

Présenter une structure compatible avec l’assemblage de la roue compresseur sur l’arbre turbocompresseur dans le cas d’un positionnement du rotor dans le flux d’air côté compresseur (machine à grille statorique par exemple),

Réaliser le serrage de la roue compresseur et précharger les roulements des paliers turbocompresseur ou le montage avec des paliers lisses,

Réduire le nombre de composants du système.

La figure 1 illustre, schématiquement et de manière non limitative, un mode de réalisation de l’invention. La figure 1 est une vue en coupe du rotor de la machine électrique. La présente invention concerne un dispositif de compression d’un fluide comprenant une machine électrique, ladite machine électrique comprenant un rotor et un stator, ledit dispositif de de compression comprenant un arbre de compression (3) sur lequel est montée au moins une roue de compression (2), ledit rotor étant relié à une extrémité dudit arbre de compression (3), ledit rotor comprenant un aimant permanent cylindrique (5) et un arbre creux (7), ledit arbre creux (7) comportant une portion de frette (4) entourant radialement ledit aimant permanent cylindrique (5). Ledit aimant permanent cylindrique (5) est une pièce pleine coaxiale audit rotor, ledit arbre creux (7) est réalisé en un matériau à aimantation temporaire ou modulable.

On appelle aimant permanent, ou simplement aimant dans le langage courant, un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’est-à-dire dont l'aimantation rémanente et le champ coercitif sont grands. Cela lui donne des propriétés particulières liées à l'existence du champ magnétique, comme celle d'exercer une force d'attraction sur tout matériau ferromagnétique.

On appelle matériau à aimantation temporaire ou modulable un matériau ferromagnétique possédant un champ coercitif faible. Un tel matériau est qualifié de matériau magnétique doux. Un tel matériau nécessite d’être placé temporairement dans un champ magnétique pour induire son aimantation. Lorsque le champ magnétique pour induire son aimantation est interrompu, le matériau à aimantation temporaire ou modulable perd son aimantation à l’issue d’un temps caractéristique. L’amplitude de l’aimantation peut être pilotée par modulation de l’onduleur sur un intervalle entre un minimum et un maximum.

Sur la figure 1 , on peut y distinguer le corps creux (7) qui comprend la portion de frette (4) et la portion cylindrique annulaire (6). De plus, l’aimant permanent cylindrique (5) est représenté centré axialement au corps creux (7) et sensiblement sur le côté gauche de l’arbre creux, ce qui ne doit pas être limitatif puisque l’aimant peut se situer à tout endroit souhaitable pour réaliser l’invention, par exemple de manière longitudinale plus centré ou bien complètement à droite. On peut également envisager un aimant couvrant tout l’espace creux, suivant les nécessités de mise en œuvre. On peut reconnaître sur cette figure un taraudage dans le corps creux, en vue de son montage sur l’arbre du compresseur. Cette solution de montage permet d’effectuer ainsi le serrage de la roue compresseur pour précharger les roulements des paliers turbocompresseur. Les angles, chanfreins et autres éléments de géométrie peuvent varier suivant le mode de réalisation du dispositif. La figure 2 illustre, schématiquement et de manière non limitative, un mode de réalisation de l’invention. La figure 2 est une vue en perspective cavalière du rotor de la machine électrique. On peut y distinguer le corps creux (7) et l’aimant permanent cylindrique (5) avant montage.

La figure 3 illustre, schématiquement et de manière non limitative, un mode de réalisation de l’invention. La figure 3 est une vue en coupe d’une partie du dispositif de compression. La partie turbine du turbocompresseur, facultative, n’est pas représentée. On distingue l’arbre de compression (3) et la roue de compression (2). On peut noter l’utilisation d’un manchon tubulaire (9) entre l’arbre de compression (3) et la roue de compression (2). Pour ce mode de réalisation, la roue de compression (2) comporte, sur une partie de son alésage, un alésage interne de diamètre plus élevé que l’arbre de compression (3). Cette portion comportant un alésage différentiel permet à l’arbre creux (7) de disposer d’une longueur de centrage avec l’arbre de compression (3) plus importante. De plus, l’arbre creux (7) comporte des orifices borgnes (13) destinés à la manipulation du rotor pour sa fixation avec l’arbre de compression (3), notamment au moyen d’outils de manœuvre (non représentés). D’un côté, la roue de compression (2) est en butée contre l’arbre creux (7). De l’autre côté, la roue de compression (2) est en butée contre un système de guidage (9), par exemple la bague intérieure d’un roulement, dont la cage de roulement est représentée. Afin de favoriser le montage et le positionnement des pièces, le rotor peut comporter une surface plane qui est en contact avec une surface plane extrémale de la roue de compression (2). De plus, cette caractéristique permet d’agencer le rotor au plus près de la roue de compression (2).

Des variantes de réalisation de ce mode de réalisation illustré peuvent être envisagées ; par exemple la portion cylindrique annulaire (6) peut avoir la longueur de la roue de compression (2), la portion cylindrique annulaire (6) peut avoir une longueur supérieure ou égale à la longueur de la roue de compression (2), l’arbre creux (7) peut ne pas comporter de portion cylindrique annulaire (6), etc.

Selon l’invention, l’aimant permanent cylindrique est une pièce pleine. En d’autres termes, l’aimant permanent cylindrique est un cylindre plein sans trous, alésages ou perçages, etc. Ainsi, cette solution ne nécessite aucune opération d’usinage (par exemple alésage) de l’aimant cylindrique, ce qui permet de simplifier la fabrication du dispositif de compression, et d’augmenter les performances magnétiques de l’aimant (le volume de l’aimant est plus important par rapport à une situation dans laquelle l’aimant est percé pour des raisons de montage sur l’arbre de transmission).

Le positionnement de l’aimant coaxialement au centre du rotor permet de garantir la tenue mécanique de l’aimant, qui est réalisé dans un matériau qui ne bénéficie pas d’une bonne tenue mécanique, notamment vis-à-vis des forces centrifuges qui s’appliquent lors de la mise en rotation.

La portion de frette (4) a pour rôle de contenir l’aimant permanent. La dénomination de cette portion de frette fait allusion à un mode de fabrication préféré, même si en pratique l’homme du métier pourra utiliser toute autre technique de montage souhaitable comme par exemple vissage, collage, soudage, etc. Le frettage est l’assemblage de deux pièces grâce à un ajustement serré. La pièce extérieure (arbre creux) est appelée « frette », la pièce intérieure (aimant permanent) est dite « frettée ». L'assemblage est réalisé avec des tolérances d'usinage qui rendent difficiles ou impossible son montage à la main ou même à la presse. Plus précisément, l’emploi d’un matériau friable ou tout du moins qui ne bénéficie pas de caractéristiques favorables de tenue mécanique, ne rend pas souhaitable le montage en force. La solution la plus simple, quand elle est possible sans détérioration du matériau, est de chauffer la frette pour la dilater avant de l'enfiler sur l'élément qu'il faut fretter. On peut également refroidir l'élément intérieur à l'azote liquide ou à la glace carbonique pour le contracter et l'engager dans la frette, même si ces solutions sont plus onéreuses.

Pour réaliser l’invention, l’arbre creux est préférablement une pièce de révolution cylindrique usiné dans un matériau peu onéreux, magnétiquement actif dont la production de flux magnétique (ou magnétisation) au rotor n’est pas permanente (c’est-à-dire temporaire ou modulable) et qui bénéficie d’une excellente tenue mécanique.

En effet, les matériaux à aimantation temporaire ou modulable apportent un argument de prix considérable aussi bien au niveau du matériau lui-même que des coûts de l’usinage. D’autres modes de réalisation de l’arbre creux peuvent toutefois être envisagés, par exemple le forgeage, le moulage ou l’impression 3D (fabrication additive).

La simplification du rotor apporte également une augmentation des performances de la machine électrique, ce qui peut permettre par exemple de réduire les dimensions de la machine électrique, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas du positionnement de la machine électrique devant l’admission du compresseur. Le rotor selon l’invention peut comporter préférablement au maximum les éléments suivants dans une coupe radiale : aimant permanent cylindrique et frette à aimantation temporaire ou modulable.

Selon un mode de réalisation, l’épaisseur de la frette (4) peut être supérieure au rayon de l’aimant permanent cylindrique (5). En effet, le rapport judicieux entre l’épaisseur de la frette (4) et le rayon de l’aimant permanent cylindrique permet de réaliser une machine électrique performante. Plus précisément, on a déjà vu qu’il est souhaitable de limiter autant que possible la masse (pour éviter les pertes ferriques en rotation de roue libre) et également l’excentricité (pour assurer la tenue mécanique, notamment vis-à-vis des forces centrifuges qui s’appliquent lors de la mise en rotation) de l’aimant permanent tout en préservant suffisamment d’amplitude à la polarité magnétique pour déterminer avec précision le positionnement du rotor en rotation. Par conséquent, l’aimant permanent cylindrique peut être réduit à sa plus simple forme et ses plus faibles dimensions tant que le champ magnétique qu’il entretient est suffisant pour la détection de la position du rotor par les bobines du stator ou tout autre capteur à cet effet. En d’autres termes, sur le rotor hybride, la frette ou la partie à aimantation modulable/temporaire est dimensionnée pour produire le couple spécifié. L’aimant permanent est dimensionné comme décrit ci- dessus pour produire un signal ce qui détermine le diamètre intérieur de la partie rotor à aimantation temporaire.

Le couple détermine le diamètre (contraint également par l’aérodynamique) et la longueur (contrainte par la dynamique de la ligne d’arbre) du rotor.

Selon un mode de réalisation, ledit aimant permanent cylindrique (5) peut être réalisé à base de néodyme NbFeBr, SmCo, Ferrite ou tout autre matériau magnétique dur. En effet, l’aimant peut être réalisé à base de tout matériau magnétique. Le diamètre de l’aimant permanent cylindrique (5) peut être situé dans un intervalle préférablement entre 4mm et 12mm. Cependant l’homme du métier pourra limiter le diamètre de l’aimant permanent cylindrique (5) à un intervalle entre

2mm et 4mm dans le cadre de la miniaturisation ou de l’utilisation de matériaux pour la réalisation de l’aimant permanent cylindrique (5) et respectivement pour la frette ayant des caractéristiques spécifiques. Selon un mode de réalisation, ledit arbre creux (7) peut être réalisé dans un alliage acier du type fer-chrome-cobalt, aluminium-nickel-chrome AINiCo, etc. En effet, l’arbre creux peut être réalisé à base de tout matériau ayant une caractéristique magnétique temporaire ou modulable (faible cohércivité). Dans ce mode de réalisation, le rayon extérieur de arbre creux (7) est au moins 25% plus grand que le rayon de l’aimant permanent cylindrique (5). Cependant, suivant les caractéristiques des matériaux employés, le rayon extérieur de arbre creux (7) peut également atteindre ou être d’au moins 200% plus grand que le rayon de l’aimant permanent cylindrique (5).

Selon un mode de réalisation, l’arbre creux (7) peut comporter de façon intégrale une portion cylindrique annulaire (6) insérée dans ladite au moins une roue de compression (2), ladite portion cylindrique annulaire (6) reliant de l’arbre de compression (3) à ladite au moins une roue de compression (2). Cette portion cylindrique entoure l’arbre de compression et est insérée dans l’alésage de la roue de compression. Cette portion cylindrique assure un centrage long préférablement avec du jeu du rotor par rapport à l’arbre de compression, ce qui permet d’assurer une meilleure coaxialité de l’arbre de compression avec le rotor. La portion cylindrique peut avoir un diamètre extérieur réduit par rapport au diamètre extérieur du rotor.

Avantageusement, la portion cylindrique annulaire (6) a une longueur axiale qui est supérieure ou égale à 1.5, par exemple 2 à 3 fois le diamètre de l’arbre de compression (3), afin de permettre un centrage long optimisé.

Selon une première variante de ce mode de réalisation, la portion cylindrique annulaire (6) a une longueur axiale qui correspond sensiblement à la longueur axiale de la roue de compression, afin de permettre un centrage long maximal et de rigidifier la roue de compression, en particulier pour les grandes vitesses de rotation. Cette configuration permet notamment de rigidifier la portion de l’arbre sous la roue compresseur qui peut être un point critique pour certains modes de flexion. On réalise ainsi un haut niveau de concentricité entre le rotor électrique et l’arbre du compresseur afin d’obtenir un système mécanique complet (arbre compresseur avec rotor de la machine électrique) équilibrable avec minimum de balourd. De plus, on réalise ainsi le serrage de la roue compresseur pour précharger les roulements des paliers ou tout autre système de guidage habituellement employé dans les turbocompresseurs.

Selon un mode de réalisation le rotor peut comporter des moyens de manipulation. Pour ce mode de réalisation, le rotor peut comporter des moyens de préhension/manipulation, dans le but de faire tourner le rotor, et par conséquent pour réaliser la fixation avec l’arbre de compression par assemblage fileté ou tout autre moyen de fixation. Ces moyens de préhension/manipulation peuvent être notamment des orifices pour l’insertion d’outils, des pans pour former un embout de manipulation, etc.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le rotor, en l’occurrence la portion de frette (4), peut avoir un diamètre extérieur inférieur ou égal au diamètre du nez de la roue de compression. De cette manière, le flux de gaz en entrée du dispositif de compression n’est pas entravé par l’arbre de rotor. En effet, il est important de préserver des qualités élevées de perméabilité, spécialement lorsque la machine électrique se situe devant l’admission du compresseur. Un diamètre de rotor réduit favorise la création de lumières de taille importante pour le passage des gaz frais vers le compresseur, ce qui assure un rendement performant du compresseur tout en assurant un refroidissement suffisant de la machine électrique.

Conformément à une mise en œuvre de l’invention, le dispositif de compression peut être un turbocompresseur associant une turbine et un compresseur, notamment pour un moteur à combustion interne d’un véhicule. Il s’agit alors d’un turbocompresseur entraîné par une machine électrique. Dans ce cas, l’arbre de compression correspond à l’arbre du turbocompresseur qui lie la turbine du turbocompresseur au compresseur du turbocompresseur. Ainsi la machine électrique entraîne à la fois le compresseur et la turbine.

Selon une variante de cette mise en œuvre de l’invention, la machine électrique peut être agencée dans l’admission du gaz (généralement de l’air) du système du turbocompresseur. Cette solution présente un avantage double : la machine électrique peut être refroidie par le flux de gaz d’admission, et inversement, le gaz d’admission est chauffé par la machine électrique, ce qui peut être favorable dans certains modes de fonctionnement du moteur à combustion interne, comme le démarrage à froid et la montée en température. De plus cette solution évite l’emplacement de la machine électrique entre le compresseur et la turbine, une zone où les températures sont particulièrement élevées, ce qui est problématique pour le bon fonctionnement d’une machine électrique.

De préférence, la machine électrique peut être une machine électrique à grille statorique, c’est-à-dire une machine électrique ayant un stator comportant des dents statoriques autour desquelles sont montées des bobines, ces dents statoriques étant de grandes dimensions pour permettre un passage du flux d’air qui garantit une excellente permittivité pour le passage des gaz frais. Une telle machine à grille statorique est décrite notamment dans les demandes de brevet W017050577 A1 et FR 3048022.

Selon un mode de réalisation la machine électrique peut être un générateur électrique et plus particulièrement dont le fonctionnement et les appels de puissance électriques en modes moteur et générateur peuvent être très transitoires. En effet, la gestion appropriée de la machine électrique peut permettre de changer son mode de fonctionnement d’un mode moteur à un mode générateur ou alternativement, à un mode de roue libre, lorsque l’arbre creux est rendu inactif magnétiquement. La présente invention concerne également un procédé de mise en œuvre du dispositif de compression en réalisant la magnétisation dudit arbre creux (c’est-à-dire du matériau à aimantation temporaire ou modulable) pour faire passer ledit rotor d’un état initial dans lequel le rotor est considéré inactif à un état de fonctionnement dans lequel le rotor est considéré actif. Préférablement on réduit la magnétisation dudit arbre creux (7) pour faire passer ledit rotor d’un état de fonctionnement dans lequel le rotor est considéré actif à un état de initial dans lequel le rotor est considéré inactif. Selon un mode de réalisation du procédé, la magnétisation et la démagnétisation (diminution de la magnétisation) dudit arbre creux (7) sont réalisées par application d’une impulsion de courant au moyen d’un onduleur pilotant ladite machine électrique, ladite impulsion de courant ayant une amplitude supérieure aux impulsions de fonctionnement normal de la machine électrique. Selon un mode de réalisation du procédé, le changement entre l’état actif et inactif est réalisé suivant les modes transitoires suivants: a. On choisit l’état actif lorsqu’on veut transmettre de la puissance par la machine électrique, ladite puissance étant modulée par l’onduleur sur une plage entre un minimum et un maximum ; b. On choisit l’état inactif lorsqu’on veut réduire le couple magnétique entre le rotor et le stator.

Cette magnétisation temporaire ou modulable du rotor, possible sur un matériau à aimantation temporaire ou modulable, comme le FeCrCo, grâce à une impulsion de courant est très pertinente sur un turbocompresseur électrifié, dont le fonctionnement et les appels de puissance électriques en modes moteur et générateur peuvent être très transitoires. Le rotor, inactif magnétiquement le reste du temps, offre l’avantage de limiter les pertes magnétiques (pertes « fer » notamment) du système électrique lorsque ce dernier n’est pas utilisé.