La présente invention concerne les machines électriques tournantes, notamment les machines synchrones, et plus particulièrement les rotors de telles machines. L'invention s'intéresse aux rotors à aimants permanents.

Ces rotors comportent une masse rotorique dans laquelle sont logés des aimants permanents, qui sont engagés dans des logements orientés le plus souvent radialement. On connaît également des machines électriques tournantes comportant des aimants permanents non radiaux, disposés par exemple en V ou en U.

Grâce à la concentration du flux des aimants dans les pôles, l'induction obtenue dans l'entrefer est supérieure à l'induction dans les aimants. L'induction obtenue dans l'entrefer peut dépendre fortement de la position circonférentielle par rapport à l'axe de rotation.

Dans les rotors connus, afin d'obtenir des niveaux d'induction suffisants dans l'entrefer et avoir des machines compactes, il peut être nécessaire d'utiliser des aimants à forte densité d'énergie, donc coûteux. En effet, de tels aimants sont fabriqués avec des terres rares.

Dans d'autres machines, on utilise des aimants à faible énergie volumique, réalisés en ferrite, mais de telles machine présentent l'inconvénient de nécessiter une polarité élevée ou des rotors de très grand diamètre pour obtenir des niveaux d'induction dans l'entrefer comparables à ce que l'on peut obtenir avec des aimants à forte énergie volumique. Une machine à polarité élevée nécessite des hautes fréquences, d'où des pertes importantes dans le moteur sous la forme de pertes fer et dans l'onduleur sous la forme de pertes par commutation. De telles machines à polarité élevée et avec des aimants à faible densité d'énergie sont donc utilisées à des vitesses limitées.

Ainsi, les rotors de telles machines électriques tournantes ne permettent pas de fournir des machines à polarité relativement basse, par exemple inférieure à huit ou même à six, avec une utilisation efficace des aimants, notamment d'aimants en ferrite et/ou à basse densité d'énergie.

II existe donc un besoin pour bénéficier d'un rotor de machine électrique tournante permettant une utilisation plus efficace des aimants, notamment d'aimants en ferrite et/ou à basse densité d'énergie, et éventuellement avec une polarité qui n'est pas nécessairement élevée.

L'invention vise à répondre à tout ou partie de ce besoin et elle y parvient, selon l'un de ses aspects, grâce à un rotor de machine électrique tournante, comportant des aimants permanents définissant des pôles magnétiques du rotor, dont un premier pôle et un deuxième pôle adjacent au premier pôle, les premier et deuxième pôles étant de polarités différentes, des aimants permanents propres au premier pôle contribuant uniquement à la polarité du premier pôle et au moins un aimant permanent partagé contribuant pour partie la polarité du premier pôle et pour partie à la polarité du deuxième pôle.

Le rotor comporte au moins un aimant permanent partagé entre deux pôles consécutifs. Par « aimant permanent partagé », on entend un aimant permanent commun à la définition de deux pôles consécutifs du rotor. Cet aimant peut être ainsi disposé dans un axe interpolaire. Au moins un aimant permanent définissant ledit premier pôle définit également le deuxième pôle du rotor adjacent au premier pôle. La limite entre les deux pôles consécutifs passe par au moins un aimant permanent.

Les aimants permanents peuvent être disposés en rangées, le premier pôle du rotor étant défini par au moins une première rangée d'aimants permanents propres et par au moins une deuxième rangée d'aimants permanents partagés, laquelle deuxième rangée définit également au moins en partie le deuxième pôle du rotor adjacent au premier pôle.

Autrement dit. la deuxième rangée d'aimants permanents définit simultanément chacun des deux pôles consécutifs du rotor entre lesquels elle est située. L'aimant permanent partagé appartient à la deuxième rangée d'aimants permanents.

Par « rangée », on entend une succession d'au moins deux aimants permanents. Une rangée n'est en aucun cas nécessairement linéaire. Au contraire, une rangée peut être en forme de U ou de V, comme on le verra plus loin.

La disposition des aimants en rangées permet d'obtenir dans chaque pôle de la machine une saillance élevée. On parle alors de machine à fort couple de saillance, autrement appelée aussi machine synchro-réluctante. Par « saillance d'un pôle », on entend que la réluctance varie lorsque l'on se déplace dans l'entrefer le long du pôle lors de la rotation du rotor.

En outre, on peut dire dans l'invention que chaque pôle est défini par un nombre de rangées non entier, étant égal aux nombre de premières rangées plus un demi. autrement dit que la deuxième rangée définissant ledit pôle compte pour moitié, compte tenu de l 'utilisation des aimants de la deuxième rangée pour définir simultanément deux pôles consécutifs du rotor.

Ainsi, pour un diamètre donné du rotor, le nombre de rangées par pôle peut être plus élevé, de sorte que la quantité totale d'aimants permanents peut être plus importante, à encombrement équivalent.

La hauteur cumulée des aimants de la deuxième rangée commune à deux pôles consécutifs est plus élevée, ce qui peut permettre d'obtenir un facteur de puissance amélioré, puisque une fraction plus importante de la tension en charge est produite par le flux des aimants.

En outre, le rapport de saillance peut en être augmenté, dans la mesure où les aimants partagés entre deux pôles consécutifs peuvent former une barrière à la circulation du flux magnétique direct sans affecter le flux magnétique en quadrature. A quantité d'aimants permanents constante, la force électromotrice peut être supérieure et présenter moins d'harmoniques, car le passage par zéro de l'induction dans l'axe interpolaire est plus restreint angulaîrement.

Grâce à la disposition des aimants dans la masse rotorique, on obtient des niveaux d'induction dans l'entrefer suffisants, même avec une polarité du rotor relativement faible, par exemple inférieure à 6, tout en n'utilisant pas nécessairement des aimants à forte énergie volumique, tels que des aimants réalisés en terres rares, mais au contraire à faible énergie volumique, par exemple réalisés en ferrite. Le coût du rotor peut ainsi en être réduit. En outre, la polarité du rotor peut être réduite si l'application le nécessite. En effet, le rotor selon l'invention permet d'augmenter le niveau d'induction dans l'entrefer sans augmenter la polarité et en utilisant des aimants à faible densité d'énergie.

Les aimants permanents sont de préférence de forme rectangulaire en section transversale. En variante, la largeur d'un aimant prise en section transversale perpendiculairement à l'axe de rotation peut aller en s'amincissant lorsque l'on se dirige vers l'entrefer. Les aimants permanents peuvent être de forme générale trapézoïdale en section transversale. En variante encore, les aimants peuvent être en section transversale curviligne, par exemple de forme en secteur d'anneau. Les aimants permanents peuvent être d'une largeur comprise entre 4 et 20 mm. Au moins un aimant d'une première rangée, voire au moins la moitié des aimants d'une première rangée, voire tous les aimants d'une première rangée, peuvent être d'une largeur supérieure à 4 mm, mieux supérieure à 8 mm, voire encore supérieure à 12 mm.

Le ou les aimants d'une deuxième rangée d'aimants permanents peuvent être de la même largeur que les aimants d'une première rangée, ou en variante d'une largeur différente, notamment d'une largeur supérieure. Ainsi, au moins un aimant permanent partagé peut être plus large en section transversale qu'un aimant permanent propre, étant par exemple deux fois plus large qu'un aimant permanent propre. Une telle configuration peut permettre de minimiser, voire mieux de supprimer, toute circulation du flux entre deux pôles adjacents, notamment du flux magnétique direct, sans affecter le flux magnétique en quadrature, et ainsi de diminuer les taux d'harmoniques. Le rendement peut s'en trouver amélioré. De plus, le nombre de ponts de matière, notamment de ponts radiaux, peut en être diminué, de sorte que l'on améliore le couple électromagnétique. Les fuites magnétiques dans les ponts tendent en effet naturellement à diminuer le flux magnétique utile.

Le premier pôle peut comporter une unique première rangée, voire chacun des pôles du rotor peut comporter une unique première rangée.

En variante, ledit premier pôle peut comporter au moins deux premières rangées, voire chacun des pôles du rotor peut comporter au moins deux premières rangées, notamment deux, voire trois, ou plus encore. Dans un mode de réalisation, le premier pôle comporte deux premières rangées. Chacun des pôles du rotor peut comporter deux premières rangées.

Le rotor peut comporter un nombre de pôles compris entre 2 et 12, mieux entre 4 et 10. Le nombre de pôles du rotor peut être inférieur ou égal à 8, voire inférieur ou égal à 6, étant par exemple égal à 4 ou 6.

Les aimants permanents peuvent être réalisés en ferrites ou avec des terres rares ou avec tout autre type de matériau magnétique. Les aimants permanents peuvent en particulier être réalisés au moins partiellement en ferrite. Ils peuvent par exemple ne pas contenir de terres rares, ou à tout le moins contenir moins de 50% de terres rares en masse. La disposition des aimants permet de concentrer le flux des aimants et d'obtenir avec des aimants en ferrites des performances intéressantes. Dans un exemple de réalisation, les aimants permanents sont disposés en U orientés vers l'entrefer. Pour un même pôle, une rangée d'aimants permanents comporte ainsi deux branches latérales et une branche centrale. Les U d'un même pôle sont disposés de manière concentrique, autrement dit les U d'un même pôle sont imbriqués les uns dans les autres. Un U peut avoir une forme évasée vers l'entrefer. Autrement dit, les branches latérales du U peuvent être non parallèles entre elles. Les aimants permanents sont de préférence disposés en U lorsque chacun des pôles du rotor comporte au moins deux premières rangées.

Dans un autre exemple de réalisation, les aimants permanents sont disposés en V orientés vers l'entrefer. Pour un même pôle, une rangée d'aimants permanents comporte ainsi deux branches latérales et est dépourvue de branche centrale. Les V d'un même pôle sont disposés de manière concentrique, autrement dit les V d'un même pôle sont imbriqués les uns dans les autres. Les aimants permanents sont de préférence disposés en V lorsque chacun des pôles du rotor comporte une unique première rangée.

Les U ou les V sont orientés vers l'entrefer. Par « U ou V orienté vers l 'entrefer », on entend que le U ou le V est ouvert en direction de l'entrefer. Chaque branche latérale d'un U ou d'un V peut être formée par un seul aimant permanent. En variante, chaque branche latérale d'un U ou d'un V est formée par plus d'un aimant permanent, notamment par deux aimants formant par exemple chaque branche du U ou du V. Une telle segmentation des aimants peut permettre d'améliorer la circulation du flux dans la masse rotorique et/ou d'introduire des ponts afin de rigidifier celle-ci.

Une branche d'un U ou d'un V peut être formée de plusieurs aimants, par exemple deux. Deux aimants d'une branche du U ou du V peuvent être alignés. En variante le ou les aimants formant une branche d'un U ou d'un V peuvent s'étendre chacun selon un axe, les deux axes faisant un angle a entre eux. Cet angle a peut être compris entre 0° et 45°.

Logements et nonts de matière

Le rotor peut comporter une masse rotorique recevant les aimants permanents, la masse rotorique pouvant comporter des logements dans lesquels sont disposés les aimants permanents. Un logement peut être en section transversale de forme générale rectangulaire. En variante ou additionnellement, au moins un logement peut s'étendre radialement sur une longueur supérieure à la longueur radiale de l'aimant correspondant, en section transversale. La forme du logement en section, transversale peut être choisie pour optimiser la forme d'onde de l'induction dans l'entrefer. A titre d'exemple, au moins une extrémité du logement en section transversale perpendiculairement à l'axe de rotation peut être de forme rectangulaire, triangulaire ou incurvée, mieux les deux extrémités sont de forme rectangulaire, triangulaire ou incurvée.

Lorsque l'aimant est inséré dans le logement correspondant, la ou les parti e(s) du logement sans aimant à l'une de ses ou à ses extrémités peu(ven)t être en forme de triangle rectangle ou d'arrondi. Pour deux logements consécutifs, les hypoténuses des deux triangles rectangles ou l'arrondi situés au plus près de l'entrefer peuvent être disposées à l'opposé l'une de l'autre. Une telle forme permet de mieux guider le flux magnétique vers l'entrefer. Pour deux logements consécutifs, les hypoténuses des deux triangles rectangles ou les arrondis situés au plus près de l'axe de rotation peuvent être disposés face à face.

Le rotor peut comporter des aimants permanents insérés dans tout ou partie des logements, par exemple dans au moins la moitié des logements, voire dans plus des deux tiers des logements, mieux encore dans tous les logements.

Au moins un logement peut être configuré de manière à recevoir plusieurs aimants permanents d'une rangée, voire tous les aimants permanents d'une rangée. Autrement dit, le rotor peut être dépourvu de pont de matière radial ménagé entre deux logements consécutifs d'une rangée, comme explicité plus loin.

Les logements peuvent être séparés par des ponts de matière, lesquels peuvent s'étendre parallèlement à un axe radial du pôle correspondant ou être incliné par rapport à ce dernier. Par « axe radial du pôle », on entend un axe du pôle orienté radialement, c'est- à-dire selon un rayon du rotor. Il peut s'agir d'un axe de symétrie pour le pôle. Cet axe radial peut intersecter le sommet du pôle.

Les ponts de matière formés entre les logements peuvent s'étendre obliquement généralement selon un axe longitudinal du pont qui peut former avec Taxe radial du pôle correspondant du rotor un angle d'une valeur non nulle et supérieure à 5°, mieux supérieure à 10°, par exemple de l'ordre d'environ 15°. L'angle peut être inférieur à 45°, mieux inférieur à 30°, voire inférieur à 20°. Par « axe longitudinal du pont » on désigne l'axe disposé de manière centrale par rapport aux deux petits côtés des logements adjacents définissant ce pont de matière. Cet axe est de préférence rectiîigne.

Dans une variante de réalisation, le rotor peut être dépourvu de pont de matière autre que tangentiel. Par « pont tangentiel », on entend un pont de matière ménagé entre un logement et l'entrefer. Le rotor est dans ce cas dépourvu de ponts radiaux tels que décrits précédemment. Cela peut permettre d'améliorer considérablement les performances électromagnétiques.

Pour un même pôle, les logements de ce pôle peuvent être disposés en une seule première rangée. La concavité de la rangée peut être orientée vers le sommet du pôle, c'est à dire vers l'entrefer.

En variante, pour un même pôle, les aimants permanents de ce pôle peuvent être disposés en plusieurs premières rangées, chacune de concavité qui peut être orientée vers le sommet du pôle, notamment en rangées sensiblement concentriques. Par « concentriques », on entend que des axes médians des logements des rangées, pris dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor, se coupent en un même point. Cette disposition en plusieurs rangées concentriques permet d'améliorer la concentration du flux sans nécessairement avoir à augmenter la taille des logements ou la quantité d'aimants permanents nécessaires pour obtenir un flux équivalent. Le nombre de premières rangées par pôle peut notamment être de un, deux, trois ou quatre.

Lorsque le rotor comporte pour un même pôle plusieurs premières rangées, ces dernières peuvent être de longueur décroissante lorsque l'on se déplace en direction de l'entrefer, la plus longue étant plus proche de l'axe de rotation et la plus courte du côté de l'entrefer. La longueur d'une rangée correspond à la longueur cumulée des logements de cette rangée.

Au moins deux logements de deux rangées d'un même pôle peuvent s'étendre parallèlement l'un à l'autre. Tous les logements d'une rangée peuvent s'étendre parallèlement aux logements correspondants d'une autre rangée.

Une rangée peut comporter un nombre de logements strictement supérieur à un, par exemple au moins deux logements, mieux trois logements. Une rangée peut par exemple comporter un logement centrai et deux logements latéraux. Au moins une rangée peut comporter un nombre impair de logements, par exemple au moins trois logements. Deux rangées d'un même pôle peuvent avoir un nombre de logements différent. Dans un exemple de réalisation de l'invention, au moins un pôle comporte une rangée de logements comportant un nombre inférieur de logements à ceux d'une autre rangée de ce pôle, par exemple deux contre trois pour l'autre rangée. La rangée ayant le plus faible nombre de logements est de préférence la plus proche de l'entrefer et la plus éloignée de l'axe de rotation.

La disposition des logements et/ou des ponts de matière dans une rangée est de préférence symétrique par rapport à l'axe radial du pôle.

Dans une rangée, les logements peuvent être disposés en V ou en U, le U pouvant avoir une forme évasée vers l'entrefer. Autrement dit, les logements constituant les branches latérales du U peuvent être non parallèles entre eux. Ainsi, P inclinaison des ponts radiaux peut être opposée à celle des logements latéraux, par rapport à l'axe radial du pôle.

Lorsque les logements d'une même rangée sont disposés selon un arrangement en forme de U. le logement central peut être de longueur supérieure ou inférieure à celle d'une branche du U. Dans un exemple de réalisation, les branches du U sont plus courtes que la branche centrale constituant le fond du U.

Les logements peuvent s'étendre chacun, lorsqu'observés en section dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor, selon un axe longitudinal qui peut être rectiligne ou courbe, étant de préférence rectiligne.

Les logements peuvent avoir une largeur constante ou variable lorsque l'on se déplace le long de leur axe longitudinal, dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor.

Les petits côtés d'un logement d'une première rangée peuvent être orientés en direction de Paxe radial du pôle lorsque l'on se déplace en éioignement de l'axe de rotation, et convergent par exemple sensiblement vers le sommet du pôle.

Les logements peuvent avoir, en section transversale, c'est-à-dire perpendiculairement à Paxe de rotation, une forme générale rectangulaire ou trapézoïdale, cette liste n'étant pas limitative.

Les petits côtés d'un logement peuvent être perpendiculaires aux grands côtés du logement. Les petits côtés d'un logement peuvent être inclinés par rapport aux grands côtés du logement. Au moins un logement peut avoir deux grands côtés, l'un des grands côtés étant plus petit que l'autre. Dans ce cas, par exemple lorsque le logement est de forme générale trapézoïdale, le plus court des grands côtés peut être situé plus près de l'entrefer que le plus long des grands côtés.

Les petits côtés d'un logement peuvent être rectilignes ou courbes.

Les ponts de matière entre deux logements consécutifs d'une rangée peuvent avoir une largeur, mesurée perpendiculairement à leur axe longitudinal, inférieure à 8 mm et les ponts de matière peuvent avoir une largeur supérieure à 0,5 mm.

Masse rotorique et arbre

Le rotor peut comporter une masse rotorique recevant les aimants permanents et un arbre s'étendant selon un axe de rotation, sur lequel est disposée la masse rotorique. L'arbre peut être réalisé dans un matériau magnétique, ce qui permet avantageusement de diminuer le risque de saturation dans la masse rotorique et d'améliorer les performances électromagnétiques du rotor. L'arbre peut comporter un manchon magnétique en contact avec la masse rotorique, le manchon étant monté sur un axe, magnétique ou non.

En variante, le rotor peut comporter un arbre amagnétique sur lequel est disposée la masse rotorique. L'arbre peut par exemple être réalisé au moins en partie dans un matériau de la liste suivante, qui n'est pas limitative : acier, inox, titane ou tout autre matériau amagnétique La masse rotorique peut dans un mode de réalisation être disposée directement sur l'arbre amagnétique, par exemple sans jante intermédiaire. En variante, notamment dans le cas où l'arbre n'est pas amagnétique, le rotor peut comporter une jante entourant l'arbre du rotor et venant prendre appui sur ce dernier.

Dans une variante de réalisation, la deuxième rangée peut s'étendre au moins depuis l'entrefer jusqu'à un arbre du rotor, notamment un arbre amagnétique, le rotor étant dépourvu d'une partie magnétique entre une extrémité de la rangée et l'arbre. Autrement dit, le rotor est dépourvu d'un pont magnétique radial ou circonférentiei s'étendant entre l'arbre du rotor et la deuxième rangée. Dans ce cas, la deuxième rangée ne comporte que deux branches latérales et est dépourvue d'une branche centrale.

La masse rotorique s'étend selon l'axe de rotation et elle est disposée autour de l'arbre. L'arbre peut comporter des moyens de transmission de couple pour l'entraînement en rotation de la masse rotorique. La masse rotorique peut être formée d'un empilement de couches de tôles magnétiques. L'empilement de couches de tôle magnétique peut comporter un empilement de tôles magnétiques, chacune d'un seul tenant, chaque tôle formant une couche de l'empilement.

Une tôle peut comporter une succession de secteurs reliés par des ponts de matière tangentiels.

Chaque tôle rotorique est par exemple découpée dans une feuille d'acier magnétique, par exemple de l'acier de 0,1 à 1 ,5 mm d'épaisseur. Les tôles peuvent être revêtues d'un vernis isolant électrique sur leurs faces opposées avant leur assemblage au sein de l'empilement. L'isolation peut encore être obtenue par un traitement thermique des tôles.

En variante, la masse rotorique peut comporter une pluralité de pièces polaires assemblées sur l'arbre du rotor, lequel est dans ce cas de préférence amagnétique. L'assemblage peut être effectué par des queues d'aronde sur un arbre de la machine. Chaque pièce polaire peut comporter un empilement de tôles magnétiques.

La répartition des logements est avantageusement régulière et symétrique, facilitant la découpe de la tôle rotorique et la stabilité mécanique après découpe quand la masse rotorique est constituée d'une superposition de tôles rotoriques.

Le nombre de logements et d'aimants dépend de la polarité du rotor. La masse rotorique peut comporter un nombre quelconque de logements, par exemple entre 4 et 96 logements, mieux entre 8 et 40 logements, voire entre 16 et 32 logements.

Les aimants peuvent être enterrés dans la masse rotorique. Autrement dit, les aimants sont recouverts par les couches de tôles magnétiques au niveau de l'entrefer. La surface du rotor au niveau de l'entrefer peut être entièrement définie par le bord des couches de tôles magnétiques et non par les aimants. Les logements ne débouchent alors pas radialement vers l'extérieur.

La masse rotorique peut comporter un ou plusieurs trous pour alléger le rotor, permettre son équilibrage ou pour l'assemblage des tôles rotoriques la constituant. Des trous peuvent permettre le passage de tirants maintenant solidaires entre elles les tôles.

Les couches de tôles peuvent être encliquetées les unes sur les autres. Les logements peuvent être remplis au moins partiellement, par une matière synthétique non magnétique. Cette matière peut bloquer en place les aimants dans les logements et/ou augmenter la cohésion du paquet de tôles.

La masse rotorique peut comporter, le cas échéant, un ou plusieurs reliefs contribuant au bon positionnement des aimants, notamment dans la direction radiale.

La masse rotorique peut présenter un contour extérieur qui est circulaire ou multilobé, une forme multilobée pouvant être utile par exemple pour réduire les ondulations de couple ou les harmoniques de courant ou de tension.

Le rotor peut être monté en porte à faux ou non.

Le rotor peut être réalisé en plusieurs morceaux de rotor alignés suivant la direction axiale, par exemple trois morceaux. Chacun des morceaux peut être décalé angulairement par rapport aux autres morceaux adjacents (« step skew » en anglais).

Machine et stator

L'invention a encore pour objet une machine électrique tournante, tel qu'un moteur synchrone ou une génératrice synchrone, comportant un rotor tel que défini précédemment. La machine peut être à reluctance. Elle peut constituer un moteur synchrone,

La machine peut fonctionner à une vitesse périphérique nominale (vitesse tangentielle prise au diamètre extérieur du rotor) qui peut être supérieure ou égale à 100 mètres par seconde. Ainsi, la machine selon l'invention permet un fonctionnement à des vitesses importantes si cela est souhaité. Par exemple, un rotor de diamètre 100 mm peut fonctionner en toute sécurité à 20000 tours par minute.

La machine peut avoir une taille relativement élevée. Le diamètre du rotor peut être supérieur à 50 mm, mieux supérieur à 80 mm, étant par exemple compris entre 80 et 500 mm.

Le rotor peut être intérieur ou extérieur.

La machine peut encore comporter un stator, lequel peut être à bobinage concentré ou réparti. La machine peut en particulier comporter un stator à bobinage réparti, notamment lorsque le nombre de pôles du rotor est inférieur à 8. En variante, le stator peut être bobiné sur dents.

Le stator peut comporter des encoches pour recevoir les bobinages qui sont fermées du côté de l'entrefer, étant notamment ouvertes du côté opposé à l'entrefer. En outre, le stator peut comporter des encoches en forme de pointe de diamant, ce qui peut permettre d'améliorer le remplissage des encoches et donc les performances électromagnétiques. Enfin, on peut utiliser des fils ayant une section transversale aplatie, étant en forme de méplat, de manière à augmenter la surface de cuivre par rapport à la surface utile de l'encoche en section transversale

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

- la figure 1 représente en coupe transversale, de manière schématique et partielle, une machine comportant un rotor réalisé conformément à l'invention, et

- les figures 2 à 4 sont des vues analogues à la figure 1, illustrant des variantes de réalisation.

On a illustré à la figure 1 une machine électrique tournante 10 comportant un rotor 1 et un stator 2.

Le stator 2 comporte par exemple un bobinage réparti 22, comme illustré. Il comporte des encoches 21 ouvertes vers l'entrefer, dans laquelle sont disposés les conducteurs électriques du bobinage 22. Ce stator permet de générer un champ magnétique tournant d'entraînement du rotor en rotation, dans le cadre d'un moteur synchrone, et dans le cas d'un alternateur, la rotation du rotor induit une force électromotrice dans les bobinages du stator.

Le rotor 1 représenté à la figure 1 comporte une masse magnétique rotorique 3 s'étendant axialement selon l'axe de rotation X du rotor, cette masse rotorique étant par exemple formée par un paquet de tôles magnétiques empilées selon l'axe X, les tôles étant par exemple identiques et superposées exactement. Elles peuvent être maintenues entre elles par clipsage, par des rivets, par des tirants, des soudures ou toute autre technique. Les tôles magnétiques sont de préférence en acier magnétique. Toutes les nuances d'acier magnétique peuvent être utilisées.

La masse rotorique 3 comporte une ouverture centrale 5 pour le montage sur un arbre 6. L'arbre 6 peut, dans l'exemple considéré, être réalisé dans un matériau amagnétique, par exemple en inox amagnétique ou en aluminium, ou au contraire être magnétique. Le rotor 1 comporte une pluralité d'aimants permanents 7 disposés dans des logements correspondants 8 de la masse magnétique rotorique 3. Les aimants permanents 7 sont disposés en rangées 9a, 9b définissant les six pôles 11 du rotor, dont un premier pôle et un deuxième pôle adjacent au premier pôle, les premier et deuxième pôles étant de polarités différentes. La polarité du premier pôle du rotor est définie par deux premières rangées 9a d'aimants permanents 7 propres et par une deuxième rangée 9b d'aimants permanents 7 partagés, laquelle deuxième rangée 9b définit également en partie la polarité du deuxième pôle du rotor adjacent au premier pôle. En effet, l'aimant permanent 7 partagé définissant la polarité du premier pôle définit également la polarité du deuxième pôle du rotor adjacent au premier pôle. La deuxième rangée 9b d'aimants permanents 7 définit ainsi simultanément les polarités de chacun des deux pôles consécutifs du rotor entre lesquels elle est située. La limite entre les deux pôles consécutifs passe par au moins ledit aimant permanent partagé 7.

Les aimants permanents 7 de chacun des pôles 11 du rotor sont disposés en U orientés vers l'entrefer. Pour un même pôle, une rangée d'aimants permanents comporte ainsi deux branches latérales et une branche centrale. Les U d'un même pôle sont disposés de manière concentrique, autrement dit les U d'un même pôle sont imbriqués les uns dans les autres. Un U a dans l'exemple décrit une forme évasée vers l'entrefer, les branches latérales du U étant non parallèles entre elles.

Les aimants permanents 7 sont de forme rectangulaire en section transversale.

Ils peuvent être réalisés en ferrite ou en variante en terres rares, par exemple de type néodyme ou autre. De préférence, les aimants sont réalisés en ferrite.

Dans l'exemple illustré, les aimant permanents 7 d'une deuxième rangée 9b sont de même largeur ej en section transversale que les aimants permanents d'une première rangée 9a, mais on ne sort pas du cadre de la présente invention s'il en est autrement, et si les aimants permanents 7 d'une deuxième rangée 9b sont plus larges en section transversale que les aimants permanents d'une première rangée 9a, notamment deux fois plus large. A titre d'exemple, on a illustré à la figure 2 une variante de réalisation dans laquelle la largeur <¾ de l'aimant permanent 7 de la deuxième rangée 9b est égale au double de la largeur ei de l'aimant permanent 7 de la première rangée 9a.

Par ailleurs, les logements 8 s'étendent radial ement sur une longueur l ₂ supérieure à la longueur radiale /y de l'aimant correspondant, en section transversale. Les extrémités 8a, 8b des logements 8 en section transversale perpendiculairement à l'axe de rotation sont de forme rectangulaire ou triangulaire. Plus précisément, les extrémités 8b des logements appartenant à une deuxième rangée 9b et définissant deux pôles 1 1 consécutifs sont rectangulaires. Les autres extrémités 8a sont généralement de forme générale triangulaire.

Entre les logements sont ménagés des ponts de matière 15, lesquels peuvent s'étendre parallèlement à l'axe radial Y du pôle 11 correspondant ou être inclinés par rapport à ce dernier. Par « axe radial du pôle », on entend un axe Y du pôle orienté radialement, c'est-à-dire selon un rayon du rotor. Il s'agit d'un axe de symétrie pour le pôle. Dans l'exemple décrit, les ponts de matière 15 formés entre les logements 8 de la première rangée 9a la plus proche de l'entrefer s'étendent obliquement vers l'axe radial Y du pôle lorsque l'on s'éloigne de Taxe de rotation X. En outre, les ponts de matière 15 fonnés entre les logements 8 de la deuxième rangée 9b, la plus proche de l'arbre, s'étendent obliquement vers l'axe radial Y du pôle lorsque l'on se rapproche de l'axe de rotation X. Enfin, les ponts de matière 15 fonnés entre les logements 8 de la première rangée 9a la plus proche de l'arbre 6 s'étendent parallèlement à l'axe radial Y du pôle.

Dans les exemples illustrés aux figures 3 et 4, le rotor est dépourvu de pont de matière autre que tangentiel et il est dans ce cas dépourvu de ponts radiaux 15 tels que décrits précédemment. Le rotor ne comporte que des ponts tangentiels 16 ménagés entre un logement 8 et l'entrefer. En outre, chacun des pôles du rotor comporte une unique première rangée. La première rangée de chacun des pôles est dans ces exemples disposée en V, la concavité de la rangée étant orientée vers le sommet du pôle, c'est à dire vers l'entrefer.

La deuxième rangée 9b s'étend depuis l'entrefer jusqu'à l'arbre 6 du rotor 1, qui est un arbre magnétique, le rotor étant dépourvu d'une partie magnétique entre une extrémité de la rangée et l'arbre. De plus, les logements définissant chacune des branches d'un même V communiquent par leur extrémité 8a la plus proche de l'axe de rotation X. Ainsi les logements 8 sont configurés de manière à recevoir tous les aimants permanents d'une rangée.

Le mode de réalisation illustré à la figure 3 diffère également de celui illustré à la figure 1 par le fait que le stator 2 comporte des encoches 21 pour recevoir les bobinages qui sont fermées du côté de l'entrefer. En outre, ces encoches 21 sont ouvertes du côté opposé à l'entrefer. Le stator 2 comporte une étoile dentaire monobloc 25 et une culasse annulaire rapportée 26. Le stator est à bobinage réparti de manière fractionnaire, comportant des encoches 21 ménagées dans l'étoile dentaire 25. Les encoches 21 sont de section transversale trapézoïdale et les dents 27 séparant les encoches ont des bords parallèles entre eux. Le remplissage des encoches 21 se fait par l'extérieur. Après le bobinage, on insert le tout dans la culasse annulaire rapportée 26.

La variante de réalisation illustrée à la figure 4 diffère de celle de la figure 3 par la configuration du stator, lequel comporte des encoches 21 en forme de pointe de diamant, ce qui peut pennettre d'améliorer le remplissage des encoches 21 et donc les performances électriques. Le stator de la figure 4 comporte en outre une culasse 29 équipée de nervures longitudinales semi-circulaires 31 destinées à loger des conduits 30 de circulation d'un liquide de refroidissement.

Dans tous les exemples qui viennent d'être décrit, le rotor est intérieur, mais on ne sort pas du cadre de la présente invention si le rotor est extérieur.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits.

On peut par exemple réaliser les tôles avec des trous pour permettre le passage de tirants d'assemblage des tôles de la masse rotorique.

L'expression « comportant un » doit être comprise comme étant synonyme de « comprenant au moins un ».