La présente invention concerne un rotor à aimants permanents destiné à une machine électrique tournante.

L'invention concerne également une machine électrique tournante comprenant un rotor de ce type, notamment pour des applications comme moteur électrique de traction dans des véhicules automobiles électriques et hybrides.

ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION

De par leurs performances accrues en termes de rendement et de puissance massique et voiumique, les machines synchrones à aimants permanents trouvent aujourd'hui une large application dans le domaine des véhicules automobiles.

Ces machines électriques sont réalisables dans une large gamme de puissance et de vitesse et trouvent des applications aussi bien dans les véhicules de type « tout électrique » que dans Ses véhicules à bas COa de types dits « mild- hybrid » et « fuii-hybrid » (en terminologie anglaise).

Les applications « mild-hybrid » concernent généralement des machines électriques de l'ordre de 8 à 15 W _t par exemple, un moteur électrique monté en face avant d'un moteur thermique et couplé à celui-ci par une courroie de transmission. Il est possible avec un tel moteur électrique de réduire la cylindrée de la motorisation thermique (« engine do nsizing » en terminologie anglaise) en prévoyant une assistance électrique en couple qui fournit un appoint de puissance, notamment lors des reprises. De plus, une traction â faible vitesse, par exemple en environnement urbain, peut également être assurée par ce même moteur électrique.

Les applications de type « full-hybrid» concernent généralement des moteurs de 30 à 50 KW pour des architectures de type série et/ou parallèle avec un niveau d'intégration plus abouti du ou des moteurs électriques dans la chaîne de traction du véhicule.

Les remarquables performances des machines à aimants permanents actuelles sont pour une grande part dues aux développement des aimants aux terres rares îeis que les aimants de type Néodyme-Fer-Bore (NeFeB), Samarium- Fer (SmFe), ou Samarium-Cobalt (SmCo), qui peuvent présenter des rémanences dépassant le tesia.

Cependant, des machines â aimants permanents comprenant un rotor présentant une structure dite "à concentration de flux" avaient de longue date permis d'obtenir des flux magnétiques importants avec des aimants de moindre rémanence, par exemples des aimants obtenus à partir de ferrites frittées ou liées.

Une conjoncture géo-politique défavorable ayant entraîné un fort renchérissement des aimants aux terres rares, la mise en œuvre exclusive de ce type d'aimants dans un rotor de machine électrique destinée aux applications de f'automobiie n'est plus économiquement rentable, et l'utilisation des ferrites a reçu récemment un regain d'attention.

Mais la rémanence d'une ferrite étant plus faible que celle d'un aimant aux terres rares, il est nécessaire d'augmenter le volume de l'aimant en ferrite pour obtenir un flux magnétique équivalent.

Cette contrainte magnétique étant imposée, il va de soi que le volume des aimants en ferrite n peut être acerû indéfiniment dans un rotor ayant une taille donnée.

Dans la demande internationale WO20130600960 de la société VALEO

EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR, il est proposé de donner aux aimants une forme sensiblement trapézoïdale en direction de l'axe du rotor, de manière â maximiser le volume de ferrite dans l rotor et à maximiser par conséquent le rendement électrique de la machine.

Cependant la forme complexe des aimants tend â augmenter ies coûts de fabrication et à faire perdre le bénéfice du moindre coût des ferrites.

De plus, la forme en coin des aimants, en ne laissant subsister dans la masse magnétique du rotor entre les aimants qu'une mince cloison pour maintenir radiaSement ies sections polaires, tend â compromettre la tenue mécanique du rotor aux efforts centrifuges, DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION

Le but de la présente invention est donc d'optimiser le volume des aimants d'un rotor pour maximiser le rendement de Sa machine dans la perspective ouverte par enseignement de Sa précédente demande citée ci-dessus de îa société demanderesse, tout en palliant certains inconvénients de Sa structure de rotor antérieure. Elle a précisément pour objet un rotor de machine électrique tournante comprenant une pluralité de pôles Nord et pôles Sud alternés et formés à partir d'une pluralité d'aimants permanents agencés dans des premiers évidements.

Ces premiers évidements se prolongent axialement et sont répartis régulièrement entre une partie circonférentielie et une partie centrale de la masse magnétique du rotor de manière à définir une pluralité de sections polaires circonférentieiles.

Les aimants permanents du type de rotor dont il s'agit comportent chacun une première partie proche de la partie circonférentielie adjacente à une seconde partie proche de la partie centrale, îa première partie présentant une première section radiale rectangulaire d'une première largeur prédéterminée dans une direction circonférentielie et ia seconde partie présentant une seconde section radiale rectangulaire d'une seconde largeur prédéterminée dans une direction circonférentielie, ia seconde largeur étant inférieure à la première largeur.

Conformément à l'invention, le rotor comprend en outre une pluralité de seconds évidements se prolongeant axialement et agencés chacun entre deux exemplaires consécutifs des aimants au niveau de la seconde partie.

Ces seconds évidements délimitent avantageusement des paires de nervures se prolongeant axialement et maintenant radialement les sections polaires.

Alternativement ou simultanément, ces seconds évidements présentent chacun de préférence une coupe radiale sensiblement trianguiaire.

Dans le rotor de machine électrique tournante selo l'invention , les aimants se présentent avantageusement chacun sous la forme d'un ensemble monobloc, de préférence constitué de ferrite moulée.

Alternativement, de préférence, ia première partie est formée d'un premier barreau aimanté et la seconde partie est formée d'un second barreau aimanté.

Les premier et second barreaux aimantés sont avantageusement constitués de ferrite, mais, aitemativement le premier barreau aimanté est constitué fort avantageusement de ferrite et le second barreau aimanté est constitué d'un matériau comprenant au moins une terre rare, de préférence du néodyme.

On tirera bénéfice du fait que la partie circonférentielie est ouverte radialement, au moins partiellement, en regard des aimants permanents.

L'invention concerne également une machine électrique tournante qui comprend un rotor présentant les caractéristiques ci-dessus. Ces quelques spécifications essentielles auront rendu évidents pour l'homme de métier les avantages apportés par le rotor de machine électrique tournante selon l'invention, ainsi que par la machine électrique correspondante, par rapport à l'état de la technique antérieur.

Les spécifications détaillées de l'invention sont données dans la description qui suit en liaison avec ies dessins ci-annexés. I! est à noter que ces dessins n'ont d'autre but que d'illustrer le texte de la description et ne constituent en aucune sorte une limitation de la portée de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

La Figure 1 montre une vue en coupe radiale simplifiée d'un rotor à aimants permanents seion l'invention.

DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION La coupe radiale simplifiée d'un rotor 1 à aimants permanents dans un mode de réalisation préféré de l'invention, représentée sur la Figure 1 , montre bien l'agencement dans la masse magnétique 2 des aimants permanents 3 dans des premiers évidemenfs 4 répartis régulièrement entre une partie circonférentieile 5 et une partie centrale 6 de manière à former une pluralité de pôles Nord N et pôles Sud S alternés.

Une réalisation concrète d'une machine comprenant un tel rotor est par exemple un moteur/génératrice de 8 à 15 KW pour des applications dans des véhicules automobiles du type dits «mild-hybrid».

Dans son mode de fonctionnement en moteur cette machine peut être conçue pour le démarrage du moteur thermique, l'assistanc en couple du moteur thermique ainsi que pour la traction électrique à faible vitesse du véhicule.

Dans une forme de réalisation particulière de cette machine, un rotor 1 comportant dix aimants permanents 3 tourne à l'intérieur d'un stator (non représenté) ayant un pluralité d'encoches.

Le stator et le rotor 1 sont réalisés de manière classique avec des paquets de tôles métalliques formant des masses magnétiques 2,

Les encoches du stator sont prévues pour recevoir des bobinages statoriques (non représentés) et forment entre elles une pluralité de dents statoriques. Selo les formes de réalisation, les encoches seront prévues pour loger des bobinages concentrés, bobinés sur des grosses dents, ou bien des bobinages distribués.

Les bobinages statoriques sont parcourus par un courant statorique et créent un champ magnétique tournant entraînant ie rotor 1. Le coupie moteur fourni dépend notamment de l'intensité du courant statorique et du flux magnétique dans le rotor 1 ,

Ainsi que cela a été expliqué en préambule, le remplacement des aimants aux terres rares par des aimants en ferrite nécessite des aimants plus volumineux pour obtenir un flux magnétique similaire dans le rotor 1.

Dans la perspective de conserver un même coupie moteur pour une même intensité statorique, le volume des aimants en ferrite doit donc être maximisé.

Une solution à ce problème, déjà proposée par ia société demanderesse, consiste à mettre en œuvre des barreaux aimantés biseautés au voisinage de ia partie centrale 8 du rotor 1.

Ainsi que cela a déjà été indiqué en préambule, cette solution présente des inconvénients au plan des coûts de fabrication et au plan mécanique, et n'est pas optimale.

Dans le but maximiser le volume des aimants 3 tout en palliant les inconvénients précités, l'invention propose donc de donner une forme étagée aux aimants 3.

De la sorte, les aimants 3 occupent un voiume Important de la masse magnétique 2 du rotor 1 aussi bien au voisinage de la partie circonférentielle 5 qu'au voisinage de la partie centrale 8, comme le montre bien la Figure 1 ,

Cette forme étagée est réalisée avantageusement par des aimants 3 comportant chacun une première partie 7 proche de la partie circonférentielle 5 du rotor 1 adjacente à une seconde partie 8 proche de la partie centrale 6.

La première partie 7 est formée par un premier barreau aimanté présentant une première section droite rectangulaire et la seconde partie 8 est formée par un second barreau aimanté, juxtaposé radiaiement au premier en direction de la partie centrale 6.

Les barreaux aimantés 7, 8 de section rectangulaire sont des fournitures industrielles standard qui sont fabriquées en grande quantité dans des dimensions diverses et en matériaux variés, selon l'aimantation rémanente requise, par l'industrie.

La fabrication du rotor 1 bénéficie donc des économies d'échelle résultant de ia production en très grande série de son élément principal. Le second barreau aimanté 8, étant le plus proche de la partie centrale 6, est d'une seconde largeur L2 (dans une direction circonférentielle) inférieure à une première largeur L1 du premier barreau aimanté 7,

Comme le montre bien la Figure 1, des seconds évidements 9 sont agencés entre les aimants 3 au niveau de ia seconde partie 8 de ceux-ci

Ces seconds évidements 9, de coupe droite sensiblement triangulaire, délimitent des paires d nervures 10 qui maintiennent radiaiement une pluralité de sections polaires 11 eireonférentielies entre les aimants 3.

Le doublement des éléments de maintien 10 des sections polaires 11 , par rapport à la languette unique située entre les aimants de l'état de la technique antérieur, permet une augmentation de îa tenue du rotor 1 aux efforts centrifuges.

En outre, ces seconds évidements 9 contribuent au contrôle du champ magnétique dans le rotor 1.

Dans le même but, les premiers évidements 4 du rotor 1 selon l'invention comportent de préférence des ouvertures 12 vers la périphérie de la masse magnétique 2.

Ces ouvertures ont pour effet d'augmenter ia réluctance de ces parties du circuit magnétique, et donc de limiter Se flux de fuite des aimants 3, tout en contribuant à la diminution de la masse de îa partie circonférentîelie 5 du rotor 1 , ce qui permet d'augmenter îa masse des aimants 3 tout en restant dans ia limite des contraintes mécaniques supportées par îes nervures 10.

Le premier barreau aimanté 7, le plus volumineux, est avantageusement constitué de ferrite, tandis que le second barreau aimanté 8, moins volumineux, peut être d'un type aux terres rares, notamment au néodyme, sans une grande incidence sur îe coût.

Alternativement, les premier et second barreaux aimantés 7, 8 sont tous les deux constitués de ferrite pour les applications îes moins exigeantes.

Alternativement encore, dans des applications particulières, les aimants 3 se présentent sous la forme d'un ensemble monobloc en ferrite moulée. La forme étagée de aimants 3 selon l'invention, permet, en coopération avec la forme triangulaire des seconds évidements 9, de créer les paires de nervures 10 indispensables au renforcement de la tenue mécanique du rotor 1.

Comme iî va de soi, l'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation préférentiels décrits ci-dessus. D'autres modes de réalisation, basés sur des formes étagées pius complexes que ceJles spécifiées ci-dessus, ne sortiraient pas du cadre de la présente invention dans la mesure où ils résultent des revendications ci-après.