Titre : Machine électrique tournante à capteur magnétique

Domaine technique

La présente invention concerne le domaine des machines électriques tournantes, et notamment les machines comportant un rotor dit ‘vrillé’, avec un décalage angulaire de l’aimantation le long de l’axe de rotation.

Technique antérieure

Avec des rotors à aimantation vrillée et lorsque le contrôle de la machine électrique est réalisé à l’aide de capteurs magnétiques de position, notamment des sondes à effet Hall, les signaux des capteurs magnétiques peuvent être déphasés avec la force électromotrice (FEM) du moteur.

Ce déphasage peut créer un comportement dissymétrique en fonction du sens de rotation du moteur si aucune précaution n’est prise avec l’électronique de commande, et n’est pas toujours réalisable, notamment avec des variateurs basiques.

Afin d’améliorer le comportement de la machine électrique, il a été proposé dans le brevet US 5 773 908 de réaliser des encoches sur une surface des dents du stator faisant face au rotor.

La demande de brevet US 2016/0276907 décrit une machine électrique comportant un système configuré pour disposer les capteurs magnétiques dans différentes positions sur le stator. Dans US 2016/0276907, les capteurs magnétiques captent les variations magnétiques d’un disque sur l’arbre du rotor, et non les variations magnétiques du rotor.

Le brevet US 5 034 642 décrit une machine électrique comportant un rotor vrillé ou de forme complexe. Le rotor est divisé en une partie principale et une partie de détection. Chaque frontière entre deux pôles magnétiques dans la partie de détection est dans le prolongement d’une ligne de neutralité magnétique de la partie principale du rotor. Le stator comporte des capteurs Hall positionnés au-dessus de la partie de détection du rotor.

Il existe un besoin pour disposer d’une machine électrique tournante comportant un rotor vrillé dont le fonctionnement est simplifié et plus sûr, et les performances électromagnétiques améliorées. Résumé de l’invention

L’invention a ainsi pour objet, selon l’un de ses aspects, une machine électrique tournante comportant :

- un rotor comportant au moins un aimant permanent formant une pluralité de pôles magnétiques, au moins une portion non nulle de la frontière entre deux pôles magnétiques adjacents étant décalée angulairement de la position angulaire moyenne de neutralité magnétique entre lesdits deux pôles magnétiques adjacents,

- un stator comportant des dents et au moins un capteur magnétique de la position angulaire du rotor, notamment une sonde à effet Hall, le capteur magnétique étant associé à une dent, le capteur magnétique étant décalé d’un angle y non nul par rapport à un plan radial médian de la dent associée.

Du fait du décalage angulaire des pôles magnétiques du rotor en au moins une portion par rapport à la position angulaire moyenne de neutralité magnétique, on peut parler de « rotor vrillé ».

Par « plan radial médian » d’une dent, on entend un plan radial passant par un axe longitudinal du stator et par le centre de ladite dent.

Par « position angulaire moyenne de neutralité magnétique entre deux pôles adjacents », on entend la moyenne sur toute la longueur du rotor de la position angulaire de la frontière entre deux pôles adjacents. On notera ô l’angle non nul entre la position angulaire moyenne de neutralité magnétique et une position angulaire de référence, la position angulaire de référence étant celle de la frontière entre les deux pôles adjacents à l’une des extrémités longitudinales du rotor.

Le décalage angulaire entre chaque capteur magnétique et le plan radial médian de la dent associée permet de compenser le vrillage des pôles magnétiques du rotor pour avoir un meilleur alignement entre les signaux du ou des capteurs magnétiques et la force électromotrice (FEM) du moteur.

Ainsi, les performances de la machine électrique sont améliorées. En particulier, même en utilisant une électronique de contrôle de la machine simple, les performances de la machine ne sont pas dégradées. De plus, cela peut permettre de symétriser son fonctionnement en sens horaire ou anti-horaire. De plus, ce décalage permet de réduire les ondulations de couple et le couple parasite de crantage magnétique (en anglais « cogging torque »).

Par ailleurs, l’utilisation d’un ou de plusieurs capteurs magnétiques de la position angulaire du rotor, notamment une sonde à effet Hall, permet de limiter le coût de fabrication ainsi que l’encombrement de la machine, car le ou les capteurs magnétiques peuvent être positionnés dans le bobinage du stator.

En particulier, il n’est pas nécessaire d’avoir une partie du rotor qui est dédiée au capteur magnétique comme dans US 5 034 642.

Exposé de l’invention

La machine peut être alimentée par un courant électrique polyphasé à n phases, notamment triphasé. Dans ce cas, le stator peut comporter n capteurs magnétiques. Dans un exemple de réalisation, la machine est triphasée et comporte trois capteurs magnétiques.

La machine peut comporter une unité de contrôle de la machine électrique, l’unité de contrôle contrôlant la machine électrique au moins à l’aide de données issues du ou des capteurs magnétiques.

La machine électrique tournante peut être un moteur ou un générateur. Elle peut notamment être un servomoteur.

Codeur

Dans un mode de réalisation, la machine électrique tournante selon l’invention peut comporter le ou les capteurs magnétiques précités, et être dépourvue de codeur(s) pour déterminer la position angulaire du rotor. Le ou les capteurs peuvent permettre de connaître la position angulaire électrique du rotor même lorsque la machine n’est pas encore alimentée. Us peuvent servir dès la première utilisation.

Par exemple, lors de la première mise sous tension de la machine, la position angulaire électrique du rotor est précise à ± 30° avec trois capteurs magnétiques.

En outre, les capteurs magnétiques sont avantageusement moins coûteux que les codeurs.

Ils peuvent enfin avoir une meilleure compacité, étant intégrés à proximité des bobines, comme décrit ci-dessous.

En variante, la machine peut comporter en outre au moins un codeur de la position angulaire du rotor, par exemple un codeur incrémental ou un codeur absolu. Le ou les codeurs n’utilisent pas la magnétisation du rotor pour fournir une information quant à la position angulaire du rotor. L’utilisation d’un ou de codeurs en plus du ou des capteurs magnétiques permet d’avoir une redondance dans l’information de position angulaire du rotor, pour une plus grande précision dans le fonctionnement de la machine électrique.

Capteur magnétique

Chaque capteur magnétique peut être associé à une dent.

Chaque capteur magnétique peut avoir un fonctionnement binaire, c’est-à-dire qu’il peut transmettre un état haut et un état bas.

L’angle y non nul de décalage du capteur magnétique par rapport au plan radial médian de la dent associée peut être inférieur à 20°, notamment inférieur à 10°, notamment inférieur à 5°. L’angle y peut par exemple être de 2,5°. L’angle y peut notamment être supérieur à 0,1°, mieux supérieur à 0,5°, voire supérieur à 1°.

L’angle y non nul de décalage du capteur magnétique par rapport au plan radial médian de la dent associée peut notamment être égal à l’angle ô de la différence entre la position angulaire moyenne de neutralité magnétique et la position angulaire de référence. Un tel décalage peut permettre de symétriser le fonctionnement en sens horaire et antihoraire sans avoir à recourir à un variateur plus complexe qui autoriserait un fonctionnement dissymétrique.

Une telle configuration permet de positionner les capteurs magnétiques circonférentiellement au niveau de la position angulaire moyenne de neutralité magnétique, en dépit de l’angle ô non nul de la différence entre la position angulaire moyenne de neutralité magnétique et la position angulaire de référence.

Le décalage d’un angle y non nul du capteur magnétique peut être orienté dans le même sens ou le sens inverse que l’angle ô de décalage entre la position angulaire moyenne de neutralité magnétique et la position angulaire de référence.

En particulier, le décalage d’un angle y non nul du capteur magnétique peut être orienté vers la gauche ou la droite lorsque la dent est observée depuis l’axe de rotation de la machine, dans le cas où l’angle ô de décalage entre la position angulaire moyenne de neutralité magnétique et la position angulaire de référence est également vers la gauche.

En variante, le décalage d’un angle y non nul du capteur magnétique peut être orienté vers la droite ou la gauche lorsque la dent est observée depuis l’axe de rotation de la machine, dans le cas où l’angle ô de décalage entre la position angulaire moyenne de neutralité magnétique et la position angulaire de référence est également vers la droite.

Le stator peut comporter entre 1 et 10 capteurs magnétiques.

Le stator peut comporter plusieurs capteurs magnétiques, les capteurs magnétiques étant placés chacun sur des dents consécutives. Ainsi, les capteurs magnétiques peuvent être situés tous d’un même côté de la machine par rapport à un plan contenant un axe de rotation de la machine.

En variante, les capteurs magnétiques peuvent être angulairement répartis de manière uniforme. Le nombre de dents entre deux capteurs consécutifs peut être constant. Le nombre de dents peut être un multiple de trois, notamment dans le cas d’une machine triphasée.

Le ou les capteurs magnétiques peuvent être noyés dans une matrice en un matériau isolant, par exemple un matériau polymère, notamment en polyépoxyde.

Le ou les capteurs magnétiques peuvent être supportés par une pièce de support. Ladite pièce de support peut également comporter des composants électroniques tels que des capacités, des résistances ou autre, ainsi que des conducteurs électriques. Lesdits conducteurs électriques permettent de fournir l’information des capteurs magnétiques vers une unité de contrôle.

Stator

Dans un mode de réalisation, le stator comporte plusieurs capteurs magnétiques. Chaque capteur magnétique peut être associé à une dent, chaque capteur magnétique étant décalé d’un angle y non nul par rapport à un plan radial médian de la dent associée.

Chaque dent peut comporter, de manière conventionnelle, un paquet de tôles magnétiques superposées, qui peuvent être revêtues chacune d’un vernis isolant.

Le stator peut comporter une pluralité de bobines associées aux dents.

Chaque bobine peut être associée à une dent. On dit que le stator est bobiné sur dent.

En variante, le bobinage pourrait être réparti, une bobine entourant plusieurs dents, consécutives ou non.

Le stator peut comporter entre 3 et 100 dents. Dans un exemple de réalisation, le stator comporte 9 dents.

Lorsque le bobinage est réparti, le stator peut comporter entre 3 et 96 dents. Lorsque le stator est bobiné sur dent, le stator peut comporter entre 3 et 27 dents.

Les dents du stator forment un circuit magnétique de celui-ci. Le stator de la machine électrique comporte, d’une manière générale, outre le circuit magnétique, un circuit électrique et un système d’isolation.

Le stator peut comporter des secteurs, chaque secteur comportant une dent. Chaque secteur peut comporter une partie de culasse et une dent orientée vers le rotor.

Les bobines peuvent être bobinées sur les dents avant l’assemblage des secteurs.

Chaque dent peut être orientée vers le rotor.

Chaque dent peut être orientée perpendiculairement à un axe longitudinal du stator. Chaque dent peut être orientée selon un axe radial passant par le centre du rotor. En particulier, chaque dent peut être orientée depuis la culasse vers l’entrefer.

Deux secteurs consécutifs peuvent comporter, sur leurs faces en contact, des reliefs ayant des formes complémentaires permettant un emboîtement.

Le stator peut être reçu dans un carter. La machine électrique peut comporter un carter recevant le stator et le rotor.

Rotor

Le rotor peut comporter une masse rotorique pour recevoir le ou les aimants permanents. La masse rotorique peut être placée sur un arbre de la machine. L’arbre peut être magnétique ou amagnétique.

Chaque pôle magnétique peut comporter deux extrémités longitudinales décalées angulairement l’une par rapport à l’autre d’un angle a non nul.

Par exemple, le rotor peut être vrillé en hélice. Dans ce cas, l’angle a correspond à l’angle de vrillage de l’hélice. Dans ce cas, l’angle ô entre la position angulaire moyenne de neutralité magnétique et la position angulaire de référence est égal à a/2.

L’angle a de décalage des deux extrémités longitudinales de chaque pôle magnétique du rotor peut être inférieur à 20°, notamment inférieur à 15°, notamment inférieur à 10°. L’angle a de décalage peut, par exemple, être de 5°. L’angle a de décalage peut notamment être supérieur à 0,1°, mieux supérieur à 0,5°, voire supérieur à 1°.

Un rapport a/y entre l’angle a de décalage des deux extrémités longitudinales de chaque pôle magnétique du rotor et l’angle y de décalage du capteur magnétique par rapport au plan radial médian de la dent associée peut être compris entre 1 et 4, mieux entre 1,5 et 3, voire entre 1,7 et 2,5. Le rapport a/y peut par exemple être de 2. L’angle y non nul de décalage du capteur magnétique par rapport au plan radial médian de la dent associée peut notamment être égal au demi-angle a/2 du décalage angulaire a des deux extrémités longitudinales de chaque pôle magnétique du rotor, notamment lorsque que le rotor est vrillé en hélice. Un tel décalage peut permettre de symétriser le fonctionnement en sens horaire et anti-horaire sans avoir à recourir à un variateur plus complexe qui autoriserait un fonctionnement dissymétrique

Une telle configuration permet de positionner les capteurs magnétiques circonférentiellement au milieu des pôles magnétiques du rotor, en dépit du décalage angulaire au rotor entre les deux extrémités longitudinales de chaque pôle magnétique du rotor.

Le décalage d’un angle y non nul du capteur magnétique peut être orienté dans le même sens ou le sens inverse que le décalage a des deux extrémités longitudinales de chaque pôle magnétique du rotor.

Le sens de l’orientation du décalage d’un angle y non nul du capteur magnétique peut être déterminée en fonction de la convention d’alignement souhaitée entre les signaux du ou des capteurs magnétiques et la force électromotrice (FEM) du moteur.

En particulier, le décalage d’un angle y non nul du capteur magnétique peut être orienté vers la gauche ou la droite lorsque la dent est observée depuis l’axe de rotation de la machine, dans le cas où le décalage a des deux extrémités longitudinales de chaque pôle magnétique du rotor est également vers la gauche.

En variante, le décalage d’un angle y non nul du capteur magnétique peut être orienté vers la droite ou la gauche lorsque la dent est observée depuis l’axe de rotation de la machine, dans le cas où le décalage a des deux extrémités longitudinales de chaque pôle magnétique du rotor est également vers la droite.

Le rotor peut comporter un anneau magnétisé en secteurs afin de former les pôles magnétiques.

Les pôles magnétiques peuvent être magnétisés radialement ou axialement, de préférence radialement.

En variante, le rotor pourrait comporter une pluralité d’aimants permanents reçus sur ou dans une masse rotorique. Les aimants permanents peuvent être disposés en surface de la masse rotorique, ou dans celle-ci, étant enterrés par exemple. Ils peuvent être disposés circonférentiellement, ou en une ou plusieurs rangées, en U, en V ou en W, ou disposés avec une concentration de flux.

Le rotor peut comporter un arbre recevant l’anneau magnétisé ou, le cas échéant, la pluralité d’aimants.

Le rotor peut être formé d’un ou plusieurs étages d’aimants permanents, par exemple assemblés en zig-zag.

Par « assemblés en zig-zag », on entend que le rotor est formé d’une pluralité de rotor non vrillés, c’est-à-dire sans décalage angulaire des pôles, assemblés entre eux.

Le rotor peut comporter quatre pôles à vingt-quatre pôles, ou plus. Dans un mode de réalisation, le rotor comporte huit pôles.

La longueur du rotor peut être supérieure à celle des dents du stator. La longueur du rotor est mesurée selon un axe de rotation de la machine, entre les deux extrémités longitudinales du rotor.

La longueur des dents du stator est mesurée selon un axe de rotation de la machine, entre les deux extrémités longitudinales des dents du stator.

Le rotor peut par exemple dépasser d’une longueur comprise entre 0 mm et 5 mm des dents du stator, notamment de 2 mm environ.

Le rotor peut dépasser d’un seul côté des dents du stator, ou en variante des deux côtés, de manière symétrique ou non. Avoir le rotor qui dépasse des deux côtés des dents de manière symétrique permet d’améliorer la résistance mécanique de la machine et limite l’effort axial exercé sur les roulements de la machine.

Une telle configuration permet d’assurer que le ou les capteurs recouvrent bien le rotor, ce qui permet une meilleure détection des variations de champ magnétique par les capteurs magnétiques.

La position axiale du rotor peut être centrale par rapport au stator pour ne pas di- symétriser les efforts mécaniques sur le rotor.

En variante, la longueur du rotor est au moins égale à celle des dents du stator.

Isolant d’extrémité

Lorsque le stator comporte des secteurs, chaque secteur peut comporter deux extrémités longitudinales sur lesquelles sont placés des isolants d’extrémité.

Chaque isolant d’extrémité peut comporter un espace dans lequel s’engage une extrémité longitudinale du secteur associé. Lorsque le ou les capteurs magnétiques sont noyés dans une matrice en un matériau isolant, par exemple un matériau polymère, notamment en polyépoxyde, une partie au moins des isolants d’extrémité, des secteurs et, le cas échéant, des bobines du stator peuvent être au moins partiellement noyés dans ladite matrice en matériau isolant.

La partie du secteur du stator qui est engagée dans l’isolant d’extrémité peut constituer une partie active de la machine sans pour autant empiéter sur la dimension utile de l’isolant d’extrémité dans l’air à sa périphérie.

Les isolants d’extrémité peuvent avantageusement être réalisés de manière à participer au maintien de bobines sur les secteurs, et donc dents, et chaque isolant d’extrémité peut notamment comporter une gorge formée entre des extensions radialement intérieure et extérieure, gorge dans laquelle s’engage la bobine associée au secteur et à la dent correspondants.

Chaque isolant d’extrémité peut être agencé pour s’engager avec ou sans friction sur l’extrémité longitudinale du secteur correspondant. Un engagement avec friction peut permettre d’éviter une opération de collage de l’isolant d’extrémité sur le secteur.

Chaque secteur peut comporter, à une extrémité longitudinale au moins, une portion d’extrémité plus étroite, qui peut être recouverte au moins partiellement par un isolant d’extrémité correspondant. Cette portion d’extrémité plus étroite peut être délimitée axialement par deux épaulements situés sur des côtés opposés du secteur.

Les portions d’extrémité plus étroites qui s’engagent dans les isolants d’extrémité peuvent être formées par des tôles ayant des dimensions réduites par rapport aux tôles situées entre les portions d’extrémité. Chaque secteur peut ainsi comporter un empilage d’un premier type de tôles, et de part et d’autre de cet empilage, deux empilages d’un second type de tôles, destinés à former les portions d’extrémité précitées.

Les tôles formant les secteurs peuvent comporter, sur leurs faces en regard, des reliefs pouvant coopérer de manière à maintenir les tôles assemblées. Chaque tôle peut ainsi comporter sur une face une forme mâle et sur la face opposée une forme femelle, les formes mâle et femelle ayant été formées par exemple simultanément par emboutissage de la tôle.

Dans une réalisation particulière, chaque isolant d’extrémité comporte une jupe agencée pour recouvrir la portion d’extrémité du secteur, notamment une jupe ayant une épaisseur correspondant sensiblement à la largeur de l’épaulement correspondant. La jupe précitée peut ainsi présenter une surface extérieure s’étendant sensiblement dans l’alignement des faces latérales du secteur associé, lorsque l’isolant d’extrémité est fixé sur ce secteur. Cela peut permettre à chaque encoche du stator formée entre les dents de deux secteurs successifs de présenter une section transversale sensiblement constante le long de l’axe de la machine, y compris entre les isolants d’extrémité. De ce fait, le coefficient de remplissage de l’encoche peut être optimum.

Chaque secteur peut être engagé dans deux isolants d’extrémité placés chacun à une extrémité longitudinale de celui-ci.

La machine peut comporter des feuilles isolantes entourant totalement ou partiellement chacune une partie d’une bobine qui s’étend axialement le long de la dent correspondante.

Les feuilles isolantes peuvent être pincées entre les isolants d’extrémité et les portions d’extrémité des secteurs correspondants, un tel pincement pouvant être suffisant pour les maintenir en place sur les secteurs jusqu’à l’opération de bobinage des dents le cas échéant. Les feuilles isolantes peuvent aussi être collées sur les isolants d’extrémité et recouvrir ceux-ci.

L’isolant d’extrémité peut ne pas s’étendre radialement jusqu’à la surface radialement la plus extérieure du secteur correspondant.

Chaque isolant d’extrémité est avantageusement réalisé par moulage de matière plastique, d’un seul tenant de préférence.

Logement pour capteur dans les isolants d’extrémité

Au moins un isolant d’extrémité peut comporter un logement recevant au moins partiellement un capteur magnétique.

La machine peut comporter au moins un isolant d’extrémité ne recevant pas de capteur magnétique.

Ledit logement peut être décalé d’un angle P non nul par rapport à un plan radial médian de la dent associée. L’angle P peut notamment être égal à l’angle y.

La fabrication des isolants d’extrémité peut être facilement adaptée afin de modifier le positionnement du logement, et donc la position des capteurs magnétiques par rapport à leur dent associée. Ainsi, il est possible de modifier une machine électrique tournante, par exemple modifier son rotor, en changeant sur le stator uniquement les isolants d’extrémité, ce qui est un gain de coût important. Robot

L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, en combinaison avec ce qui précède, un robot comportant au moins une machine électrique tournante selon l’une quelconque des revendications précédentes.

L’utilisation d’au moins une machine électrique tournante conforme à l’invention pour un robot permet de bénéficier des avantages des rotors vrillés en termes de réduction des vibrations, tout en réduisant le couple parasite de crantage magnétique (en anglais « cogging torque »). Ainsi, on améliore la précision du robot chirurgical.

Vélo électrique

L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un vélo électrique comportant au moins une machine électrique tournante telle que définie plus haut.

Brève description des dessins

L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :

[Fig 1] le figure 1 illustre, partiellement et en perspective, un exemple de machine électrique tournante selon l’invention,

[Fig 2] la figure 2 est une coupe, schématique et partielle, de la machine électrique de la figure 1,

[Fig 3] la figure 3 illustre, en perspective, de manière schématique et partielle, isolément, la masse rotorique du rotor de la machine de la figure 1,

[Fig 4] la figure 4 illustre en vue de dessus, de manière schématique et partielle, isolément, la masse rotorique du rotor de la machine de la figure 1,

[Fig 5] la figure 5 illustre, en coupe longitudinale, de manière partielle, le stator de la figure 1,

[Fig 6] la figure 6 illustre, en vue de dessus, une partie du stator de la figure 1,

[Fig 7] la figure 7 illustre, en perspective et isolément, un isolant d’extrémité du stator de la figure 1, et

[Fig 8] la figure 8 illustre, de manière schématique, un robot selon l’invention. Description détaillée

Dans la suite de la description, les éléments identiques ou de fonctions identiques portent le même signe de référence. A des fins de concision de la présente description, ils ne sont pas décrits en regard de chacune des figures, seules les différences entre les modes de réalisation étant décrites.

Sur les figures, les proportions réelles n’ont pas toujours été respectées, dans un souci de clarté.

On a illustré sur les figures 1 et 2 une machine 1 électrique tournante selon l’invention, dans cet exemple un servomoteur.

La machine 1 comporte un rotor 2 s’étendant selon un axe Z longitudinal, visible isolément sur les figures 3 et 4. Le rotor 2 comporte un aimant permanent 7 sous la forme d’un anneau magnétisé en secteurs formant une pluralité de pôles magnétiques 3, dans cet exemple huit.

L’anneau magnétisé est placé sur un arbre de la machine 1, non représenté sur la figure 1.

Par exemple, le rotor 2 est composé d’une alternance de pôles magnétiques 3 nord et sud.

Chaque pôle magnétique 3 comporte deux extrémités longitudinales 4 décalées angulairement l’une par rapport à l’autre d’un angle a non nul. L’angle a est mesuré, comme visible sur la figure 4, dans un plan transversal avec comme origine l’axe Z longitudinal du rotor. Sur la figure 4, l’angle a est mesuré à la frontière entre deux pôles magnétiques 3. Dans cet exemple, l’angle a est égal à 5°.

Par exemple, le décalage angulaire est identique pour l’ensemble des pôles magnétiques 3. Toujours dans cet exemple, le décalage des pôles magnétiques 3 augmente de manière régulière selon l’axe longitudinal Z, comme illustré sur la figure 3.

L’angle ô entre la position angulaire moyenne de neutralité magnétique PM entre deux pôles 3 adjacents et la position angulaire de référence PO qui est prise à la frontière F entre les deux pôles 3 adjacents à l’une des extrémités longitudinales 4 du rotor 2 est illustré sur la figure 4. Dans cet exemple, l’angle ô entre la position angulaire moyenne de neutralité magnétique PM et la position angulaire de référence PO est égal à a/2. Comme visible sur la figure 4, chaque pôle magnétique 3 comporte une portion non nulle de la frontière F entre deux pôles 3 adjacents qui est décalée angulairement de la position angulaire moyenne de neutralité magnétique PM entre deux pôles 3 adjacents.

Dans cet exemple, les pôles magnétiques 3 sont magnétisés radialement.

La machine 1 comporte également un stator 10, visible sur les figures 1 et 2. Le stator 10 est, dans cet exemple, reçu dans un carter 15.

Le stator 10 comporte plusieurs secteurs 11, dans cet exemple neuf secteurs 11, formant un circuit magnétique du stator 10. Deux secteurs 11 consécutifs comportent, sur leurs faces en contact, des reliefs 14 ayant des formes complémentaires permettant un emboîtement.

Chaque secteur 11 comporte, de manière conventionnelle, un paquet de tôles magnétiques superposées, qui peuvent être revêtues chacune d’un vernis isolant. Comme visible sur la figure 2, chaque secteur 11 comporte une partie de culasse 12 et une dent 13 orientée vers le rotor 2.

Le stator 10 de machine 1 électrique comporte, d’une manière générale, outre le circuit magnétique, un circuit électrique et un système d’isolation.

Le stator 10 comporte également une pluralité de bobines 16 associées aux dents 13 des secteurs 11, ces bobines 16 étant, dans cet exemple, bobinées sur les dents 13 avant l’assemblage des secteurs 11. Les bobines 16 ne sont pas toujours représentées sur les autres figures, dans un souci de clarté.

Le stator 10 comporte également trois capteurs magnétiques 20, dans cet exemple des sondes à effet Hall. Chaque capteur magnétique 20 est associé à une dent 13. Par exemple, le capteur 20a est associé avec la dent 13a.

Les capteurs magnétiques 20 sont placés d’un même côté de la machine 1 par rapport à un plan contenant un axe de rotation de la machine 1.

Les capteurs magnétiques 20 sont, par exemple, positionnés du côté de la machine comportant l’extrémité longitudinale 4 du rotor 2 utilisée pour la position de référence PO.

Les capteurs magnétiques 20 sont ici angulairement répartis de manière uniforme. Le nombre de dents 13 entre deux capteurs 20 consécutifs est constant, par exemple deux dents 13 entre deux capteurs 20 consécutifs. Les capteurs magnétiques 20 sont, par exemple, supportés par une pièce 21 de support, visible partiellement sur la figure 2. Ladite pièce 21 peut également comporter des composants électroniques tels que des capacités, des résistances ou autre, ainsi que des conducteurs électriques. Lesdits conducteurs électriques permettent de fournir l’information des capteurs magnétiques vers une unité de contrôle.

Chaque capteur magnétique 20 a un fonctionnement binaire, c’est-à-dire qu’il peut transmettre un état haut et un état bas.

Comme illustré sur les figures 5 et 6, chaque capteur magnétique 20 est décalé d’un angle y non nul par rapport à un plan radial médian P de la dent 13 associée. Dans cet exemple, le décalage est identique pour chaque capteur magnétique 20.

Le plan P passe par un axe longitudinal Y du stator 10 et par le centre de la dent 13 associée. Dans cet exemple, comme les secteurs 11 et donc les dents 13 sont symétriques radialement, le plan P passe par le plan radial de symétrie de la dent 13 associée.

Dans cet exemple, le rapport a/y entre l’angle a de décalage des deux extrémités longitudinales 4 de chaque pôle magnétique 3 du rotor 2 et l’angle y de décalage du capteur magnétique 20 par rapport au plan radial médian P de la dent 13 associée est égale à 2, c’est- à-dire que l’angle y est égal à 2,5°.

Ainsi, dans cet exemple, l’angle y non nul de décalage du capteur magnétique 3 par rapport au plan radial médian P de la dent 13 associée est égal à l’angle ô la différence entre la position angulaire moyenne de neutralité magnétique PM et la position angulaire de référence PO.

Le décalage d’un angle y non nul du capteur magnétique 20 est ici orienté dans le même sens que le décalage a des deux extrémités longitudinales 4 de chaque pôle magnétique 3 du rotor 2.

Dans cet exemple, comme visible sur la figure 2, la longueur Lr du rotor 2 est supérieure à la longueur Ls des dents 13 du stator 10. La longueur Lr du rotor est égale à 14 mm et la longueur Ls du stator 10 est égale à 12 mm. La longueur Lr du rotor 2 est mesurée selon un axe de rotation de la machine 1, entre les deux extrémités longitudinales 4 du rotor 2. La longueur Ls des dents 13 du stator est mesurée selon l’axe de rotation de la machine 1, entre les deux extrémités longitudinales 17 des dents 13 du stator 10.

Le rotor dépasse de 2 mm d’un côté des dents 13 du stator 10. Comme illustré sur les figures 1, 2 et 5 à 6, des isolants d’extrémité 30 sont placés sur les secteurs 11 à leurs deux extrémités longitudinales 17.

Les isolants d’extrémité 30 sont réalisés de manière à participer au maintien des bobines 16 sur les dents 13, et chaque isolant d’extrémité 30 comporte une gorge 31 formée entre des extensions radialement intérieure et extérieure, gorge 31 dans laquelle s’engage la bobine 16 associée à la dent 13 correspondante.

Chaque isolant d’extrémité 30 est agencé pour s’engager avec friction sur l’extrémité longitudinale du secteur 11 correspondant.

Chaque secteur 11 comporte, à chaque extrémité longitudinale, une portion d’extrémité plus étroite, non visible sur les dessins, qui peut être recouverte au moins partiellement par un isolant d’extrémité 30 correspondant. Cette portion d’extrémité plus étroite peut être délimitée par des épaulements sur des côtés opposés du secteur 11.

Les portions d’extrémité plus étroites qui s’engagent dans les isolants d’extrémité 30 peuvent être formées par des tôles ayant des dimensions réduites par rapport aux tôles situées entre les portions d’extrémité. Chaque secteur 11 peut ainsi comporter un empilage d’un premier type de tôles, et de part et d’autre de cet empilage, deux empilages d’un second type de tôles, destinés à former les portions d’extrémité précitées.

Les tôles formant les secteurs 11 peuvent comporter, sur leurs faces en regard, des reliefs pouvant coopérer de manière à maintenir les tôles assemblées. Chaque tôle peut ainsi comporter sur une face une forme mâle et sur la face opposée une forme femelle, les formes mâle et femelle ayant été formées par exemple simultanément par emboutissage de la tôle.

Chaque secteur 11 est, dans cet exemple, engagé dans deux isolants d’extrémité 30 placés chacun à une extrémité longitudinale 17 de celui-ci.

Chaque isolant d’extrémité 30 est réalisé par moulage de matière plastique, d’un seul tenant.

Comme illustré sur les figures 1, 2 et 5 à 7, chaque isolant d’extrémité 30 comporte un logement 40. Chaque logement 40 peut permettre de recevoir partiellement un capteur magnétique 20. Dans cet exemple, trois logements 40 reçoivent un capteur magnétique 20, les autres ne recevant pas de capteur magnétique 20. Comme illustré sur les figures 6 et 7, ledit logement est décalé d’un angle P non nul par rapport au plan radial médian P de la dent 13 associée, l’angle P étant, dans cet exemple, égal à l’angle y, soit à 2,5°.

Comme illustré sur la figure 7, le logement 40 est situé sur un pied 41 de l’isolant d’extrémité 30, de manière à ce que le capteur magnétique 20 soit relativement proche du rotor 2.

Le logement 40 forme une cavité ouverte comportant une première partie 42 et une deuxième partie 43, plus profonde et plus large que la première partie 42. La première partie 42 est destinée à recevoir une partie des composants électriques d’un capteur magnétique 20 et la deuxième partie 43 est destinée à recevoir la partie active du capteur magnétique 20.

Une partie au moins des isolants d’extrémité 30, des secteurs 11, des bobines 16 et des capteurs magnétiques 20 sont noyés dans une matrice en un matériau isolant, par exemple un matériau polymère, notamment en polyépoxyde.

Un ensemble de câbles peut sortir de la matrice. Ils permettent d’alimenter le stator 10 en électricité et de récupérer les données des capteurs magnétiques 20.

Dans cet exemple, la machine 1 est alimentée en un courant électrique triphasé.

La machine 1 comporte une unité de contrôle, non illustrée sur les dessins, de la machine 1 électrique, l’unité de contrôle contrôlant la machine 1 électrique au moins à l’aide de données issues des capteurs magnétiques 20.

La machine 1 électrique peut être utilisée pour un robot 100, comme illustré sur la figure 8. Dans cet exemple, le robot 100 comporte trois machines 1, notamment des servomoteurs.

L’invention n’est pas limitée à l’exemple qui vient d’être décrit.

En particulier, le rotor 2 peut être différent, notamment avoir un angle a de décalage angulaire des pôles magnétiques 3 compris entre 0,1° et 20°, ou le décalage des pôles magnétiques 3 peut augmenter de manière irrégulière selon l’axe longitudinal Z.

Le rotor peut comporter quatre à vingt-quatre pôles, ou plus.

Le bobinage pourrait être réparti, une bobine entourant plusieurs dents 13.

Le stator peut comporter entre 3 et 100 dents.

Le stator peut comporter entre 1 et 10 capteurs magnétiques. La longueur du stator peut être plus longue, notamment égale à 36 mm, la longueur du rotor étant dans ce cas comprise entre 36 et 40 mm.

Chaque isolant d’extrémité 30 peut comporter une jupe agencée pour recouvrir la portion d’extrémité correspondante, cette jupe ayant de préférence une épaisseur correspondant sensiblement à la largeur de l’épaulement associé.

La machine 1 peut comporter des feuilles isolantes entourant totalement chacune une partie d’une bobine 16 qui s’étend axialement le long de la dent 13 correspondante, les feuilles isolantes pouvant être pincées entre les isolants d’extrémité 30 et les portions d’extrémité des secteurs 11 correspondants.