Titre : ROTOR DE MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE

La présente invention revendique la priorité de la demande française 1915343 déposée le 20 décembre 2019 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

La présente invention concerne le domaine des machines électriques tournantes et plus particulièrement les rotors de telles machines. L’invention s’intéresse notamment à la fabrication de la masse rotorique du rotor, et en particulier aux rotors à pôles saillants.

Domaine technique

L’invention porte plus particulièrement sur les machines synchrones ou asynchrones, à courant alternatif. Elle concerne notamment les machines de traction ou de propulsion de véhicules automobiles électriques (Battery Electric Vehicle) et/ou hybrides (Hybrid Electric Vehicle - Plug-in Hybrid Electric Vehicle), telles que voitures individuelles, camionnettes, camions ou bus. L’invention s’applique également à des machines électriques tournantes pour des applications industrielles et/ou de production d’énergie, notamment navales, aéronautiques ou éoliennes.

Technique antérieure

Certains rotors à pôles saillants sont monoblocs, à la fois l’arbre, le moyeu, et les pôles étant d’une seule pièce. D’autres sont en deux parties, avec un arbre inséré dans une masse rotorique, qui peut être formée d’un empilement de tôles ro toriques.

D’autres encore sont formés d’un assemblage de l’arbre, du moyeu et de pôles dits rapportés. Les pôles rapportés peuvent être vissés sur le moyeu, avec dans ce cas des pôles massifs, ou fixés à celui-ci par exemple par un assemblage à queue d’aronde, tel que par exemple dans la demande de brevet EP 1 249 919. Cependant, un tel montage axial du pôle sur le moyeu implique nécessairement un certain jeu radial, et donc la présence d’un entrefer parasite.

On connaît par la demande de brevet EP 2 626 975 un rotor comportant des parties polaires formées d’un empilement de premières tôles reliées entre elles par une partie annulaire centrale, et disposées entre des deuxièmes tôles comportant une fente pour être fixées à des parties de bases centrales. Dans la demande de brevet DE 102007 024406, les parties polaires comportent également des premières tôles reliées entre elles par une partie annulaire centrale, et disposées entre des deuxièmes tôles libres.

Dans le brevet EP 0 641 059, un rotor de machine électrique tournante comporte des premiers paquets de tôles flottants et des deuxièmes paquets de tôles assurant la cohésion mécanique du rotor. Des tiges sont introduites à travers les tôles de façon à assurer le maintien de l’ensemble. Le nombre de tôles des deuxièmes paquets est relativement faible par rapport au nombre de tôles des premiers paquets, de sorte que les tiges ne sont pas maintenues par les tôles des deuxièmes paquets sur une grande partie de leur longueur. Une telle machine n’est pas adaptée à tourner à des vitesses élevées.

Il existe donc un besoin pour bénéficier d’un rotor de machine électrique tournante qui soit d’une fabrication simple et qui bénéficie d’une tenue mécanique améliorée, notamment à des vitesses de rotation du rotor élevées.

Il existe également un besoin pour faciliter le bobinage des pôles dans le cas d’un rotor bobiné et de faciliter le remplissage des espaces entre les pôles, notamment lorsque la polarité du rotor est plus élevée.

Résumé de l’invention

L’invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, grâce à un rotor de machine électrique, le rotor comportant une masse rotorique comportant :

- une pluralité de parties polaires formées chacune d’un empilement de tôles polaires,

- un moyeu formé d’un empilement de tôles de moyeu, des tôles polaires et des tôles de moyeu étant, dans au moins une section longitudinale de la masse rotorique du rotor, disposées en alternance les unes avec les autres, au moins une tôle polaire succédant à une tôle de moyeu lorsque l’on se déplace selon un axe longitudinal parallèle à un axe de rotation X de la machine.

La cohésion entre le moyeu et les parties polaires est assurée par adhérence entre les tôles dans des zones contact alternées. L’adhérence peut être réalisée par simple frottement, ou par collage, ou par tout autre moyen d’adhérence plan sur plan.

Dans l’invention, les parties polaires sont formées par l’empilement des tôles polaires. Les tôles polaires sont distinctes des tôles de moyeu. Les tôles polaires ne sont pas d’un seul tenant avec des tôles de moyeu. Grâce à l’invention, on améliore la coopération mécanique et magnétique entre les tôles polaires et les tôles de moyeu, et donc la transmission de couple entre la masse rotorique et le moyeu, ce qui est particulièrement avantageux avec un rotor à pôles rapportés. On évite un jeu radial entre les pièces polaires et le moyeu, de sorte que la stabilité de l’assemblage en est améliorée. On évite également un entrefer radial parasite, ce qui permet d’améliorer les performances électromagnétiques du rotor et de la machine électrique le comportant.

La mise en œuvre de l’invention permet d’éviter d’avoir besoin de dimensionnements très précis et d’un usinage de grande précision. Le coût est donc diminué. Un dimensionnement judicieux permet de garantir la transmission du couple, tout en limitant l’effort de montage.

Exposé de l’invention

Au moins une tôle polaire et au moins une tôle de moyeu peuvent être configurée de manière à permettre leur coopération tangentielle. Dans un mode de réalisation, chaque tôle polaire et chaque tôle de moyeu peuvent être configurée de manière à permettre leur coopération tangentielle.

Par « coopération tangentielle » de deux tôles, on entend que les tôles qui coopèrent tangentiellement ont chacune une face en contact avec la face de l’autre tôle, de manière à permettre un maintien par adhérence entre elles lorsqu’elles sont serrées l’une contre l’autre. Avantageusement, l’empilement de tôles de la masse rotorique est dépourvu d’entrefer parasite, une fois le serrage des tôles effectué. On peut avoir un contact parfait entre les différentes tôles, tôles polaires et tôles de moyeu. On favorise également la solidité de la liaison mécanique entre le moyeu et la masse rotorique.

L’empilement de tôles polaires d’au moins une partie polaire, mieux de chaque partie polaire, peut comporter des premières tôles polaires et des deuxièmes tôles polaires, différant par leur forme.

Les premières tôles polaires sont configurées de manière à permettre leur coopération tangentielle avec des premières portions de tôles de moyeu. A cet effet, au moins une première tôle polaire peut comporter une portion de coopération. Les premières tôles polaires peuvent toutes comporter une portion de coopération. La portion de coopération peut comporter au moins un, voire deux bords non radiaux. Elle peut être par exemple de forme triangulaire. Les premières tôles polaires peuvent avoir une forme adaptée pour coopérer radialement avec des deuxièmes portions de tôles de moyeu décrites ci-après.

Les deuxièmes tôles polaires peuvent avoir une forme adaptée pour coopérer radialement avec des premières portions de tôles de moyeu. A cet effet, elles peuvent notamment comporter un évidemment. Cet évidemment peut comporter au moins un, voire deux bords non radiaux. Il peut être par exemple de forme triangulaire.

Les premières tôles polaires et les deuxièmes tôles polaires peuvent être disposées en alternance l’une avec l’autre ou en groupes de premières tôles polaires et en groupe de deuxièmes tôles polaires étant disposés en alternance l’un avec l’autre.

L’empilement de tôles de moyeu du moyeu peut comporter des premières portions de tôles de moyeu et des deuxièmes portions de tôles de moyeu, différant par leur forme.

Les premières portions de tôles de moyeu sont configurées de manière à permettre leur coopération tangentielle avec des premières tôles polaires. A cet effet, au moins une première portion de tôle de moyeu peut comporter une portion de coopération. Les premières portions de tôles de moyeu peuvent toutes comporter une portion de coopération. La portion de coopération peut comporter au moins un, voire deux bords non radiaux. Elle peut être par exemple de forme triangulaire.

Les premières portions de tôles de moyeu peuvent avoir une forme adaptée pour coopérer radialement avec les deuxièmes tôles polaires.

Les deuxièmes portions de tôles de moyeu peuvent avoir une forme adaptée pour coopérer radialement avec les premières tôles polaires. A cet effet, elles peuvent notamment comporter un évidemment. Cet évidemment peut comporter au moins un, voire deux bords non radiaux. Il peut être par exemple de forme triangulaire. Les premières portions de tôles de moyeu et les portions de deuxièmes tôles de moyeu peuvent être disposées en alternance l’une avec l’autre ou en groupes de premières portions de tôles de moyeu et en groupe de deuxièmes portions de tôles de moyeu étant disposés en alternance l’un avec l’autre.

Le rotor peut comporter des tirants de serrage des tôles, notamment des tôles polaires et des tôles de moyeu. Lesdits tirants peuvent notamment être insérés dans des orifices ménagés dans les portions de coopération des tôles, notamment des tôles polaires et des tôles de moyeu. Les tirants peuvent être serrés avec une pression suffisante, par exemple supérieure à 5 kN, mieux supérieure à 10 kN, étant par exemple de l’ordre de 26 kN. La tension dans les tirants doit être choisie en fonction du nombre de zones de coopération tangentielle, du coefficient de frottement entre zones de coopération et de l’effort d’arrachement de la partie polaire requis, qui peut être déduit de l’effort centrifuge. Lorsque les tirants sont serrés, par exemple vissés, le rotor a une très bonne stabilité.

Dans un mode de réalisation, on peut serrer les tôles, notamment des tôles polaires et des tôles de moyeu, avec un effort de serrage axial F donné par la relation F = Fcent/(2n*p), où Fcent est la force centrifuge exercée par une partie polaire, où n est le nombre de paquets de tôles, n étant notamment inférieur ou égal au nombre de tôles de l’empilement, et m est le coefficient de frottement entre les faces de deux tôles consécutives.

Dans l’invention, on sert les tôles au-delà de ce qui serait seulement nécessaire pour maintenir les tôles entre elles avec une liaison par obstacle.

Dans un mode de réalisation, le rotor comporte des tirants de serrage des tôles, en particulier des premières tôles polaires et des premières portions de tôles de moyeu. Lesdits tirants peuvent notamment être insérés dans des orifices ménagés dans les portions de coopération des premières tôles polaires et dans les portions de coopération des premières portions de tôles de moyeu.

Le rotor peut comporter des tirants creux, ceux-ci pouvant être utilisé pour faire circuler un fluide de refroidissement axialement dans les pôles du rotor, par exemple un liquide de refroidissement tel que de l’huile, afin de favoriser le refroidissement du rotor.

La masse rotorique peut être disposée autour d’un arbre disposé sur l’axe de rotation X de la machine. La masse rotorique, notamment son moyeu, et l’arbre sont configurés pour coopérer de manière à permettre la transmission de couple entre la masse rotorique et l’arbre.

Rotor

Le rotor peut être bobiné, comportant des bobines disposées sur chacune des parties polaires du rotor.

En variante, il peut s’agir d’un rotor comportant des aimants permanents, avec notamment des aimants surfaciques ou enterrés. Le rotor peut être à concentration de flux. Il peut comporter une ou plusieurs couches d’aimants disposées en I, en U ou en V. Les logements des aimants permanents peuvent être réalisées entièrement par découpage dans les tôles. Chaque tôle de l’empilement de tôles peut être monobloc.

En variante encore, il peut s’agir d’un rotor à cage d’écureuil, ou d’un rotor à réluctance variable. Le nombre de pôles P au rotor est par exemple compris entre 4 et 48, étant par exemple de 4, 6, 8, 10 ou 12.

Le diamètre du rotor peut être inférieur à 400 mm, mieux inférieur à 300 mm, et supérieur à 50 mm, mieux supérieur à 70 mm, étant par exemple compris entre 100 et 200 mm.

Les tôles polaires et de moyeu sont magnétiques.

Chaque tôle est par exemple découpée dans une feuille d’acier magnétique ou contenant de l’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 électrique peut encore être obtenue par un traitement thermique des tôles, le cas échéant.

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.

En variante, le rotor comporte un arbre amagnétique sur lequel est disposée la masse rotorique. L’arbre peut 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.

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 tôles peuvent être découpées dans un outil à la suite les unes des autres. Elles peuvent être empilées et clipsées ou collées dans l’outil, en paquets complets ou sous- paquets. Les tôles peuvent être encliquetées les unes sur les autres. En variante, le paquet de tôles peut être empilé et soudé en dehors de l’outil.

Le rotor peut être monté en porte à faux ou non, par rapport aux roulements utilisés pour guider l’arbre.

Le rotor peut être réalisé en plusieurs tronçons alignés suivant la direction axiale, par exemple au moins deux tronçons. Chacun des tronçons peut être décalé angulairement par rapport aux morceaux adjacents (« step skew » en anglais). Machine et stator

L’invention a encore pour objet une machine électrique tournante, comportant un rotor tel que défini précédemment. La machine peut être utilisée comme moteur ou comme générateur. La machine peut être à réluctance. Elle peut constituer un moteur synchrone ou en variante un générateur synchrone. En variante encore, elle constitue une machine asynchrone.

La vitesse maximale de rotation de la machine peut être élevée, étant par exemple supérieure à 10 000 tr/min, mieux supérieure à 12 000 tr/min, étant par exemple de l’ordre de 14000 tr/min à 15 000 tr/min, voire même de 20 000 tr/min ou de 25 000 tr/min. La vitesse maximale de rotation de la machine peut être inférieure à 100 000 tr/min, voire à 60 000 tr/min, voire encore inférieure à 40 000 tr/min, mieux inférieure à 30 000 tr/min.

La machine peut comporter un seul rotor intérieur ou, en variante, un rotor intérieur et un rotor extérieur, disposés radialement de part et d’autre du stator et accouplés en rotation.

La machine peut être insérée seule dans un carter ou insérée dans un carter de boite de vitesse. Dans ce cas, elle est insérée dans un carter qui loge également une boîte de vitesse.

La machine comporte un stator. Ce dernier comporte des dents définissant entre elles des encoches. Le stator peut comporter des conducteurs électriques, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, pouvant être en forme d'épingle en U ou en I.

Les encoches peuvent être au moins partiellement fermée. Une encoche partiellement fermée permet de ménager une ouverture au niveau de l’entrefer, qui peut servir par exemple à la mise en place des conducteurs électriques pour le remplissage de l’encoche. Une encoche partiellement fermée est notamment ménagée entre deux dents qui comportent chacune des épanouissements polaires au niveau de leur extrémité libre, lesquels viennent fermer l’encoche au moins en partie.

En variante, les encoches peuvent être entièrement fermées. Par « encoche entièrement fermée », on désigne des encoches qui ne sont pas ouvertes radialement vers l’entrefer.

Dans un mode de réalisation, au moins une encoche, voire chaque encoche, peut être continûment fermée du côté de l’entrefer par un pont de matière venu d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche. Toutes les encoches peuvent être fermées du côté de l’entrefer par des ponts de matière fermant les encoches. Les ponts de matière peuvent être venus d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche. La masse statorique est alors dépourvue de découpe entre les dents et les ponts de matière fermant les encoches, et les encoches sont alors continûment fermées du côté de l’entrefer par les ponts de matière venus d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche.

En outre, les encoches peuvent également être fermées du côté opposé à l’entrefer par une culasse rapportée ou d’un seul tenant avec les dents. Les encoches ne sont alors pas ouvertes radialement vers l’extérieur. La masse statorique peut être dépourvue de découpe entre les dents et la culasse.

Dans un mode de réalisation, chacune des encoches est de contour continûment fermé. Par « continûment fermé », on entend que les encoches présentent un contour fermé continu lorsqu’elles sont observées en section transversale, prise perpendiculairement à l’axe de rotation de la machine. On peut faire le tour complet de l’encoche sans rencontrer de découpe dans la masse statorique.

La masse statorique peut être réalisée par empilement de tôles magnétiques, les encoches étant venues par découpage des tôles. La masse statorique peut en variante être réalisée par taillage dans une masse de poudre magnétique frittée ou agglomérée. La fermeture des encoches du côté de l’entrefer est obtenue par des ponts de matière venus d’un seul tenant avec le reste des tôles ou du bloc formant la masse statorique.

Le stator peut être dépourvu de cales magnétiques rapportées de fermeture des encoches. On élimine ainsi le risque de détachement accidentel de ces cales.

Le stator peut comporter des bobines disposées de manière répartie dans les encoches, ayant notamment des conducteurs électriques disposés de manière rangée dans les encoches. Par « réparti », on entend qu’au moins l’une des bobines passe successivement dans deux encoches non adjacentes.

Les conducteurs électriques peuvent ne pas être disposés dans les encoches en vrac mais de manière ordonnée. Ils sont empilés dans les encoches de manière non aléatoire, étant par exemple disposés en rangées de conducteurs électriques alignés. L’empilement des conducteurs électriques est par exemple un empilement selon un réseau hexagonal dans le cas de conducteurs électriques de section transversale circulaire.

Le stator peut comporter des conducteurs électriques logés dans les encoches. Des conducteurs électriques au moins, voir une majorité des conducteurs électriques, peuvent être en forme d'épingles, de U ou de I. L’épingle peut être en forme de U (« U-pin » en anglais) ou droite, étant en forme de I (« I-pin » en anglais).

Chaque conducteur électrique peut comporter un ou plusieurs brins (« wire » ou « strand » en anglais). Par « brin », on entend l’unité la plus élémentaire pour la conduction électrique. Un brin peut être de section transversale ronde, on peut alors parler de ‘fil’, ou en méplat. Les brins en méplat peuvent être mis en forme en épingles, par exemple en U ou en I. Chaque brin est revêtu d’un émail isolant.

Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage unique, notamment entier ou fractionnaire. Par « bobinage unique », on entend que les conducteurs électriques sont reliés électriquement ensemble dans le stator, et que les connexions entre les phases sont faites dans le stator, et non pas à l’extérieur du stator, par exemple dans une boite à bornes. Un bobinage est constitué d’un nombre de phases m décalées dans l’espace de telle façon que lorsqu’elles sont alimentées par un système de courant multi-phasés, elles produisent un champ tournant. Le bobinage peut être entier ou fractionnaire. Le bobinage peut être entier à pas avec ou sans raccourcissement, ou en variante fractionnaire. Dans un mode de réalisation, les conducteurs électriques forment un bobinage fractionnaire, notamment à pas raccourci.

Le bobinage peut être ondulé. La mise en série des conducteurs électriques peut être faite en bobinage dit ondulé. Par « bobinage ondulé », on entend un bobinage dans lequel les conducteurs électriques d’une même phase et d’un même pôle sont reliés électriquement l’un à l’autre de façon que, pour une voie d’enroulement, le courant électrique de la phase circule dans les conducteurs électriques en tournant autour de l’axe de rotation de la machine toujours dans un seul sens. Pour une voie d’enroulement, les conducteurs électriques d’une même phase et d’un même pôle ne se chevauchent pas lorsqu’ observés perpendiculairement à l’axe de rotation de la machine.

Le bobinage peut comporter une seule voie d’enroulement ou plusieurs voies d’enroulement. Dans un « conducteur électrique » circule le courant d’une même phase par voie d’enroulement. Par « voie d’enroulement », on entend l’ensemble des conducteurs électriques de la machine qui sont parcourus par un même courant électrique d’une même phase. Ces conducteurs électriques peuvent être connectés entre eux en série ou en parallèle ou en série-parallèle. Dans le cas où on a une seule voie, les conducteurs électriques sont connectés en série. Dans le cas où on a plusieurs voies, les conducteurs électriques de chaque voie sont connectés en série, et les voies sont connectées en parallèle. Les conducteurs électriques peuvent ainsi former un bobinage distribué. Le bobinage peut ne pas être concentré ou bobiné sur dent.

Dans une variante de réalisation, le stator est à bobinage concentré. Le stator peut comporter des dents et des bobines disposées sur les dents. Le stator peut ainsi être bobiné sur dents, autrement dit à bobinage non réparti.

Les dents du stator peuvent comporter des épanouissements polaires. En variante, les dents du stator sont dépourvues d’épanouissements polaires.

Le stator peut comporter une carcasse extérieure entourant la culasse.

Les dents du stator peuvent être réalisées avec un empilage de tôles magnétiques, recouvertes chacune d’un vernis isolant, afin de limiter les pertes par courants induits.

Procédé de fabrication

L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un procédé de fabrication d’un rotor tel que défini plus haut.

Le procédé peut comporter les étapes suivantes :

(a) Fournir une pluralité de parties polaires formées chacune d’un empilement de tôles polaires,

(b) Disposer des bobines sur les parties polaires, notamment par bobinage de celles-ci,

(c) Insérer les parties polaires bobinées sur un moyeu formé d’un empilement de tôles de moyeu, au moins une tôle polaire et au moins une tôle de moyeu étant configurée de manière à permettre leur coopération tangentielle.

A cet effet, les premières tôles polaires et les premières portions de tôles de moyeu peuvent comporter une portion de coopération.

Le procédé peut également comporter l’étape suivante :

(d) fixer les tôles par des tirants, les tirants étant notamment insérés dans des orifices ménagés dans les portions de coopération des tôles, notamment des tôles polaires et des tôles de moyeu.

L’étape (d) peut avoir lieu après l’étape (b). Il peut être avantageux de serrer les tôles entre elles par fixation des tirants après avoir disposé les bobines sur les parties polaires, afin de faciliter le montage des bobines. Les bobines peuvent comporter des têtes de bobines adaptées à cet effet.

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 :

La figure 1 est une vue en coupe transversale, schématique et partielle, d’un rotor selon l’art antérieur connu.

La figure 2 est une vue en éclaté et en perspective, schématique et partielle, d’un rotor réalisé conformément à l’invention.

La figure 3 est une vue schématique et partielle de tôles polaires et de moyeu du rotor de la figure 2.

La figure 4 illustre le montage du rotor des figures 2 et 3.

La figure 5 illustre le montage du rotor des figures 2, 3 et 4.

La figure 6 est une vue en éclaté et en perspective, schématique et partielle, d’une variante de réalisation de rotor réalisé conformément à l’invention.

La figure 7 est une vue en éclaté et en perspective, schématique et partielle, du rotor de la figure 6.

La figure 8 est une vue en éclaté et en perspective, schématique et partielle, du rotor de la figure 6.

La figure 9 est une vue en éclaté et en perspective, schématique et partielle, du rotor de la figure 6.

La figure 10 est une vue en coupe transversale, schématique et partielle, d’une variante de réalisation de rotor réalisé conformément à l’invention.

Description détaillée

On a illustré à la figure 1, à titre explicatif, un rotor 30 selon l’art antérieur connu, comportant un assemblage par queue d’aronde entre une pièce polaire 31 et un moyeu 32 destiné à être monté sur un arbre non représenté. La pièce polaire 31 porte une bobine 33, retenue par des épanouissements polaires 34 sur la pièce polaire 31. On comprend que G assemblage par queue d’ aronde implique la présence d’un certain jeu radial pour permettre le montage, et donc la présence d’un entrefer parasite, notamment dans toutes les zones qui ne transmettent pas d’effort. Il peut également être nécessaire de prévoir un système de précharge radiale qui repousse le pôle rapporté vers l’extérieur, suffisamment pour assurer la stabilité de l’assemblage vis à vis de l’effort centrifuge. On a illustré aux figures 2 à 5 un rotor intérieur 1 de machine électrique tournante, réalisé conformément à l’invention. La machine électrique tournante comporte également un stator extérieur non représenté. Le stator permet de générer un champ magnétique tournant d’entraînement du rotor 1 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.

La masse rotorique 3 comporte une ouverture centrale pour le montage sur un arbre non représenté. L’arbre 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 représenté à la figure 2 comporte une masse magnétique rotorique 3 s’étendant axialement selon l’axe de rotation X du rotor. La masse magnétique rotorique 3 comporte une pluralité de parties polaires 5 formées chacune d’un empilement de tôles polaires 6a, 6b, et un moyeu 7 formé d’un empilement de tôles de moyeu 8.

Des tôles polaires 6a, 6b et des tôles de moyeu 8 sont, dans au moins une section longitudinale de la masse rotorique du rotor, à savoir dans la zone de recouvrement entre pôles et moyeu, disposées en alternance les unes avec les autres, au moins une tôle polaire succédant à une tôle de moyeu lorsque l’on se déplace selon un axe longitudinal parallèle à un axe de rotation X de la machine.

La masse rotorique 3 est disposée autour d’un arbre non représenté, disposé sur l’axe de rotation X de la machine. La masse rotorique 3, notamment son moyeu 7, et l’arbre sont configurés pour coopérer de manière à permettre la transmission de couple entre la masse rotorique et l’arbre.

Dans l’invention, les parties polaires 5 sont formées par l’empilement des tôles polaires 6a, 6b. Les tôles polaires 6a, 6b sont distinctes des tôles de moyeu 8. Les tôles polaires ne sont pas d’un seul tenant avec des tôles de moyeu.

Les tôles polaires 6a, 6b et les tôles de moyeu 8 sont configurée de manière à permettre leur coopération tangentielle, comme illustré sur les figures 4 et 5.

L’empilement de tôles polaires 6a, 6b de chaque partie polaire 5 comporte des premières tôles polaires 6a et des deuxièmes tôles polaires 6b, différant par leur forme.

Les premières tôles polaires 6a sont configurées de manière à permettre leur coopération tangentielle avec des premières portions de tôles de moyeu 8a. Elles comportent une portion de coopération 10. La portion de coopération 10 comporte deux bords non radiaux 11. Elle est par exemple de forme triangulaire.

Les premières tôles polaires 6a ont une forme adaptée pour coopérer radialement avec les deuxièmes portions de tôles de moyeu 8b.

Les deuxièmes tôles polaires 6b ont une forme adaptée pour coopérer radialement avec les premières portions de tôles de moyeu 8a. A cet effet, elles peuvent notamment comporter un évidemment 12. Cet évidemment 12 peut comporter au moins un, voire deux bords non radiaux 13. Il peut être par exemple de forme triangulaire.

Les premières tôles polaires 6a et les deuxièmes tôles polaires 6b sont disposées en alternance l’une avec l’autre ou en groupes de premières tôles polaires et en groupe de deuxièmes tôles polaires étant disposés en alternance l’un avec l’autre.

L’empilement de tôles de moyeu du moyeu comporte ainsi des premières portions de tôles de moyeu 8a et des deuxièmes portions de tôles de moyeu 8b, différant par leur forme.

Les premières portions de tôles de moyeu 8a sont configurées de manière à permettre leur coopération tangentielle avec des premières tôles polaires 6a. A cet effet, les premières portions de tôles de moyeu 8a comportent une portion de coopération 16. La portion de coopération 16 comporte deux bords non radiaux 17. Elle peut être par exemple de forme triangulaire.

Les deuxièmes portions de tôles de moyeu 8b ont une forme adaptée pour coopérer radialement avec les premières tôles polaires 6a. A cet effet, elles comportent un évidemment 18. Cet évidemment 18 comporte deux bords non radiaux 19. Il peut être par exemple de forme triangulaire.

Les premières portions de tôles de moyeu 8a et les deuxièmes portions de tôles de moyeu 8b sont disposées en alternance l’une avec l’autre ou en groupes de premières portions de tôles de moyeu 8a et en groupe de deuxièmes portions de tôles de moyeu 8b étant disposés en alternance l’un avec l’autre.

Le rotor comporte des tirants 20 de serrage des tôles, à la fois des tôles polaires 6a et 6b et des tôles de moyeu 8. Lesdits tirants peuvent notamment être insérés dans des orifices 22 ménagés dans les portions de coopération 10 des premières tôles polaires 6a et dans les portions de coopération 16 des tôles de moyeu 8. Les tirants sont serrés avec une pression suffisante, par exemple de l’ordre de 26kN. Dans l’exemple qui vient d’être décrit, les orifices 22 sont fermés, étant de contour fermé.

Le mode de réalisation illustré aux figues 6 à 9 diffère du précédent par la forme des premières tôles polaires 6a et des premières portions de tôles de moyeu 8a. Celles-ci ne comportent pas un orifice 22 de contour fermé, mais un passage 22 pour les tirants de contour ouvert. Ce passage 22 est ouvert respectivement vers les deuxièmes portions de tôles de moyeu 8b pour les premières tôles polaires 6a, et vers les deuxièmes tôles polaires 6b pour les premières portions de tôles de moyeu 8a. Dans ce mode de réalisation, les deuxièmes portions de tôles de moyeu 8b et les deuxièmes tôles polaires 6b ont la même forme que précédemment.

Dans le mode de réalisation de la figure 10, les premières tôles polaires 6a et les premières portions de tôles de moyeu 8a ont la même forme que dans le mode de réalisation des figures 6 à 9, mais la forme des deuxièmes portions de tôles de moyeu 8b et des deuxièmes tôles polaires 6b diffère. Elles comportent dans l’évidemment triangulaire respectivement 18 et 12 une portion complémentaire 23 de l’évidemment 22 en demi-lune pour loger les tirants 20.

On va maintenant décrire plus en détail le procédé de fabrication du rotor. Il comporte les étapes suivantes :

(a) Fournir une pluralité de parties polaires 3 formées chacune d’un empilement de tôles polaires 6a, 6b,

(b) Disposer des bobines 25 sur les parties polaires, notamment par bobinage de celles-ci,

(c) Insérer les parties polaires bobinées sur un moyeu 5 formé d’un empilement de tôles de moyeu 8, les tôles polaires 6a, 6b et les tôles de moyeu 8 étant configurées de manière à permettre leur coopération tangentielle.

Le procédé comporte également l’étape suivante :

(d) fixer les tôles par des tirants, les tirants étant notamment insérés dans des orifices ménagés dans les portions de coopération des tôles, notamment des tôles polaires et des tôles de moyeu.

L’étape (d) a de préférence lieu après l’étape (b).

L’ensemble obtenu peut être imprégné avant d’être inséré dans le stator préparé par ailleurs.

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