La présente invention concerne le domaine des machines électriques tournantes, et plus particulièrement celui des machines électriques tournantes à flux axial.

Par « flux axial », il faut comprendre que le flux circulant dans la machine est orienté dans l'entrefer ménagé entre le rotor et le stator selon une direction parallèle à un axe de rotation de la machine, par contraste avec une machine dite à flux radial, dans lequel le flux circule entre le rotor et le stator selon une direction perpendiculaire à l'axe de rotation de la machine.

L'invention concerne plus particulièrement les machines synchrones à réluctance, dites synchro-réluctantes. Une machine à réluctance est une machine configurée pour obtenir dans chaque pôle de la machine une saillance élevée de manière à avoir une machine à fort couple de saillance. 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.

On connaît des machines à flux axial et à aimants permanents, par exemple par les documents US 8 674 525, US 2012/0146445, US 2013/0285483, US 2014/0042852 ou encore US 2014/0292117. Ces machines comportent deux rotors sur lesquels les aimants sont montés en surface. Ces machines sont dépourvues de saillance.

On connaît également par exemple par US 2013/0049512 d'autres topologies, avec davantage de stators que de rotors et qui présentent l'inconvénient d'être constituées de culasses aux stators qui peuvent entraîner des pertes fer. Dans ces machines, le rotor comporte également des aimants disposés en surface.

D'autres machines, connues par exemple du brevet US 6 833 647 ou de la demande US 2011/0260566, fonctionnent sur le principe de la concentration de flux au rotor et présentent ainsi une faible saillance. La disposition des aimants permet de concentrer le flux magnétique et également de créer une légère saillance.

Dans WO 96/29774, la machine comporte deux stators et un rotor à concentration de flux, les deux stators comportant des dents saillantes vers l'extérieur. Dans cette machine, le rotor est faiblement saillant.

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 machines 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 ceux 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 12, mieux inférieure à 8 ou même à 6, avec une utilisation efficace des aimants, notamment d'aimants en ferrite et/ou à basse densité d'énergie, voire étant dépourvues d'aimants permanents.

II existe donc un besoin pour bénéficier d'une machine électrique tournante permettant d'éviter l'utilisation d'aimants ou 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 concerne aussi bien les alternateurs que les moteurs.

L'invention vise à répondre à ce besoin et a ainsi pour objet, selon l'un de ses aspects, une machine électrique tournante à flux axial, comportant au moins un stator et au moins un rotor, disposés le long d'un axe de rotation X de la machine, le rotor comportant une masse rotorique et des logements ménagés dans la masse rotorique, ces logements étant notamment en forme de fentes, les logements définissant des pôles magnétiques du rotor, lesdits logements pouvant contenir ou non chacun au moins un aimant permanent.

Par « disposés le long d'un axe de rotation de la machine », on entend que lorsque l'on se déplace le long de l'axe de rotation de la machine, on rencontre successivement l'un du stator et du rotor, puis l'autre du stator et du rotor. Les stator(s) et rotor(s) de la machine sont ainsi disposés successivement le long de l'axe de rotation de la machine, et non pas de manière concentrique, comme dans les machines à flux radial.

La machine selon l'invention, à flux axial et à réluctance synchrone, avec ou sans aimants permanents, permet d'obtenir une saillance nettement plus élevée que sur les machines de l'état de l'art et de minimiser, voire de supprimer, la nécessité d'utiliser des aimants permanents.

Grâce à l'orientation axiale de la machine selon l'invention, l'encombrement de la machine peut être réduit et sa compacité améliorée. La surface de l'entrefer entre le rotor et le stator étant plus grande, on obtient une meilleure conversion électrique. En effet, la surface de l'entrefer est, dans le cas d'une machine à flux axial, faiblement liée à la longueur du stator et du rotor. La machine peut donc être moins volumineuse.

Dans l'invention, la structure de la machine permet d'utiliser efficacement le couple de saillance obtenu tout en conservant celui éventuel des aimants permanents. Le couple total obtenu est celui provenant à la fois des aimants permanents éventuellement utilisés et de la saillance de la machine.

Ainsi, la machine selon l'invention permet d'exploiter le couple de saillance en plus du couple issu des aimants permanents. Ainsi, à couple total constant, le couple dû aux aimants est plus faible, de sorte qu'une quantité plus faible d'aimants permanents peut être utilisée, ou on peut utiliser des aimants avec une plus faible densité d'énergie.

Un autre avantage de l'invention est que pour une même quantité et un même type d'aimants permanents, le couple total obtenu est plus important en raison du couple dû à la saillance qui s'ajoute au couple dû aux aimants permanents pour obtenir le couple total.

Rotor

Le rotor peut comporter une masse magnétique rotorique comportant les logements, pouvant recevoir les éventuels aimants permanents, et un arbre s'étendant selon un axe de rotation, sur lequel est disposée la masse rotorique. Cet arbre est solidaire du ou des rotors, et repose par au moins un palier, par exemple un ou deux paliers, sur un carter de la machine, notamment un ou deux flasque(s) d'extrémité de la machine.

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 amagnétique, 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 magnétique rotorique peut être en tout ou en partie réalisée avec des tôles magnétiques.

La masse magnétique rotorique peut être en tout ou en partie réalisée au moyen d'un ou plusieurs matériaux magnétiques massifs, par exemple choisis parmi : fonte grise, fonte à graphite sphéroïdal, matériaux composites magnétiques doux, autrement appelés SMC {soft magnetic composites), matériaux magnétiques amorphes, acier moulé, acier forgé, cette liste n'étant pas limitative.

La masse magnétique rotorique peut être en tout ou en partie réalisée dans un matériau isotrope, tel que par exemple des poudres magnétiques agglomérées par frittage ou collage, ou grâce à l'apport de métal selon les procédés dits d'impression 3D.

La masse rotorique s'étend selon l'axe de rotation de la machine 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.

Les logements selon l'invention sont entièrement ménagés dans la masse rotorique. Le rotor peut être dépourvu de pièces polaires qui seraient disposées entre deux aimants consécutifs de polarités opposées, leur polarité étant orientée dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la machine.

Le nombre de logements et d'aimants éventuels total de la machine 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. Le nombre de logements par pôle du rotor peut par exemple être compris entre 1 et 12 logements, mieux entre 2 et 10 logements, voire entre 3 et 8 logements par pôle du rotor.

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

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 de la masse rotorique.

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

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

Aimants

La machine peut être dépourvue d'aimants permanents. On dit dans ce cas que la machine électrique tournante selon l'invention est à synchro-réluctance pure. Les logements du rotor peuvent dans ce cas être vides ou contenir une ou plusieurs pièces amagnétiques.

En variante, la machine peut comporter des logements comportant un ou plusieurs aimants permanents. Les aimants permanents éventuels peuvent être réalisés au moins partiellement en ferrite, en terres rares, en AINiCo ou tout autre matériau magnétique dur.

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 logements recevant les aimants permet de concentrer le flux des aimants et d'obtenir avec des aimants en ferrites des performances intéressantes.

La polarité des aimants peut être orientée selon un axe parallèle à l'axe de rotation de la machine.

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 ou égale 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 peuvent être orientés radialement, selon un rayon de la machine, et/ou axialement, perpendiculairement à l'axe longitudinal de la machine. Dans un mode de réalisation tous les logements du rotor peuvent comporter des aimants permanents.

En variante encore, le rotor de la machine peut comporter des logements dépourvus d'aimants permanents et d'autres comportant un ou plusieurs aimants permanents. Dans un mode de réalisation, un même pôle magnétique de la machine peut être défini par des logements comportant des aimants permanents et des logements vides de tout aimant permanent. Tous les pôles magnétiques de la machine peuvent être ainsi définis.

Dans un autre exemple de réalisation, la machine peut comporter des pôles magnétiques qui diffèrent les uns des autres par l'un au moins de la disposition des logements, de la forme de ceux-ci, de leur nombre pour former un pôle, de leur remplissage par des aimants permanents ou non, par des pièces amagnétiques ou non.

A titre d'exemple, le rotor de la machine peut comporter un premier pôle magnétique et un deuxième pôle magnétique adjacent au premier pôle magnétique, les premier et deuxième pôles magnétiques étant de polarité différente, des logements propres au premier pôle magnétique étant dépourvus d'aimants permanents et des logements propres au deuxième pôle magnétique comportant un ou plusieurs aimants permanents.

Dans tous les cas, un logement dépourvu d'aimant permanent peut être rempli au moins partiellement avec une ou plusieurs pièces amagnétiques.

Dans un mode de réalisation, des cales peuvent être insérées dans un ou plusieurs logements pour permettre de maintenir ou séparer les aimants permanents ou les pièces amagnétiques susmentionnées. Ces cales peuvent être elles-mêmes amagnétiques.

Les aimants permanents peuvent être de forme rectangulaire en section transversale. En variante, les aimants peuvent être en section transversale curviligne, par exemple de forme en secteur d'anneau. Les aimants permanents peuvent être d'une épaisseur e comprise entre 4 et 20 mm. Le ou les aimants d'un deuxième logement peuvent être de la même épaisseur que les aimants d'un autre premier logement, ou en variante d'une épaisseur différente. Logements

Les logements du rotor peuvent être orientés radialement, sensiblement selon un rayon de la machine, et/ou axialement, perpendiculairement à l'axe longitudinal de la machine. Ils peuvent être en forme de U ou de V, lorsqu'observés dans un plan de coupe qui contient l'axe de rotation de la machine. 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 contenir un seul aimant permanent. En variante, chaque branche latérale d'un U ou d'un V contient plus d'un aimant permanent, notamment 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 rigidifïer celle-ci.

Dans un mode de réalisation, un pôle magnétique du rotor peut être défini par au moins un logement de forme générale cylindrique, cylindrique de révolution, conique ou tronconique.

Dans ce cas, le ou les logements peuvent former un angle avec un axe radial du pôle correspondant, par exemple compris entre 0 et 45°, mieux inférieur à 30°.

Le logement peut être de forme générale cylindrique.

Le logement cylindrique peut être, lorsqu'observé dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la machine, de forme générale annulaire, notamment circulaire, carrée, triangulaire, rectangulaire, ou de toute autre forme géométrique, ou encore comportant deux fentes convergentes vers l'axe de rotation de la machine.

Un pôle magnétique du rotor peut être défini par un logement. En variante, un pôle magnétique du rotor peut être défini par une pluralité de logements cylindriques concentriques les uns aux autres, notamment entre deux et sept logements concentriques, par exemple trois logements concentriques.

Un logement de forme générale cylindrique de révolution peut comporter une partie de fond. Autrement dit, le logement a ainsi une forme générale de pot, la partie de fond pouvant avoir un pourtour de forme générale circulaire, carrée, triangulaire, ou encore rectangulaire.

La machine peut être dépourvue d'aimants disposés en surface de la masse magnétique du rotor. En variante, la machine peut comporter au moins un aimant permanent disposé en surface de la masse magnétique du rotor. La forme du logement en section parallèle à l'axe longitudinal X 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 parallèle à l'axe longitudinal X peut être de forme rectangulaire, triangulaire ou incurvée. Les deux extrémités sont le cas échéant de forme rectangulaire, triangulaire ou incurvée.

Lorsque l'aimant est inséré dans le logement correspondant, la ou les partie(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.

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, voire encore dans tous les logements.

Stator

Le stator peut comporter des dents et des bobinages disposés sur les dents. Le stator peut être à bobinage concentré, c'est-à-dire bobiné sur dents, avec chaque bobinage entourant une dent, et chaque dent portant un bobinage. Le bobinage du stator est multiphasé. Le nombre de phases peut être d'au moins 3, étant par exemple égal à 3, ou supérieur à 3, par exemple de 5, 7, 11, 13, ou 17, voire plus encore.

En variante le stator peut être à bobinage réparti. Lorsque le stator est à bobinage réparti, le nombre de dents et d'encoches par pôle et par phase peut être compris entre 2 et 9 dents, par exemple 3 dents par pôle et par phase.

Les conducteurs électriques des bobinages du stator peuvent être disposés dans le bobinage correspondant « en vrac », ou au contraire en étant « rangés ». Les bobinages peuvent être réalisés sous forme d'enroulements répartis, étant par exemple répartis en multi-étages, avec un nombre de couches pair quelconque. Une telle configuration peut être favorable à la réduction des harmoniques d'espace liés à la distribution des bobinages, comme on le pratique souvent dans les machines de topologies classiques.

Les conducteurs électriques des bobinages du stator peuvent être réalisés avec des fils de section transversale circulaire, ou oblongue, le conducteur étant alors appelé « fil méplat ». Les fils utilisés peuvent être isolés à basse tension, étant émaillés voire même émaillés guipés, ou à moyenne tension, étant isolés par du papier de mica par exemple, voire encore à très haute tension, étant par exemple réalisés avec du câble à haute tension. Le refroidissement des bobinages peut être réalisé par le gaz contenu dans la machine, par exemple de l'air, en convection forcée par exemple, ou non, ou en variante par un liquide circulant dans des serpentins inclus de manière appropriée dans les bobinages, voire dans les fils eux-mêmes des bobinages, lesquels peuvent être alors réalisés avec des conducteurs électriques creux.

Le stator peut être dépourvu de culasse, ou en variante il peut comporter une culasse. Le stator peut comporter entre 6 et 48 dents, par exemple 12 dents dans un mode de réalisation. Le stator peut comporter au moins 6 dents, par exemple 6, 12 ou 18 dents, voire plus encore.

Les bobinages du stator sont de préférence chacun bobinés autour d'un axe de bobinage parallèle à l'axe de rotation de la machine. Les bobinages peuvent comporter des fils de cuivre ou d'aluminium, ou de tout autre matériau électriquement conducteur.

Les dents du stator peuvent chacune être de forme générale sensiblement prismatique, comportant notamment, en section transversale prise perpendiculairement à l'axe de rotation de la machine, deux portions de cercles concentriques reliés par deux rayons ou en variante deux portions linéaires reliées par deux rayons. La plus grande portion des deux portions linéaires ou partiellement circulaires peut être située vers l'extérieur de la machine. En variante encore, les dents du stator peuvent être de forme autre, étant par exemple rectangulaire. La longueur axiale d'une dent du stator, mesurée selon l'axe de rotation de la machine, peut être supérieure à la longueur axiale d'un bobinage mesurée selon l'axe de rotation de la machine.

Les bobinages du stator peuvent être de forme correspondante. Les dents du stator présentent une face avant faisant face au rotor. Lesdites faces sont de préférence planes et s'étendent perpendiculairement à l'axe de rotation de la machine.

Les dents du stator peuvent être rattachées à une armature statorique annulaire

Les dents peuvent être réalisées d'un seul tenant avec cette armature statorique annulaire, ou en variante être maintenues dessus par tout moyen tel que par exemple collage, soudage, vissage, assemblage, par exemple par queues d'aronde, cette liste n'étant pas limitative.

Les dents peuvent être formées d'un empilage de tôles, maintenues solidaires entre elles par tout moyen tel que par exemple collage, encliquetage, rivetage et rattachées à l'armature statorique annulaire par exemple par vissage. Les tôles peuvent être empilées selon un axe d'empilement parallèle radial, cet axe d'empilement étant perpendiculaire à l'axe de rotation de la machine. Les tôles utilisées dans l'empilement ont une taille qui va en augmentant lorsque l'on s'éloigne de l'axe de rotation de la machine. Le découpage des dents dans l'empilement de tôles peut être conçu de manière à réduire les pertes en matériau. Il est par exemple effectué avec les dents orientées tête-bêche, de manière à éviter les chutes. A coût équivalent, on peut utiliser pour réaliser les dents un matériau magnétique plus coûteux, par exemple de meilleure qualité et plus performant.

Les dents peuvent également être réalisées dans un matériau isotrope, tel que par exemple des poudres magnétiques agglomérées par frittage ou collage, des matériaux magnétiques amorphes, ou grâce à l'apport de métal selon les procédés dits d'impression 3D.

L'armature statorique annulaire est de préférence amagnétique. Elle est par exemple réalisée en aluminium. Ainsi, le stator peut être dépourvu de culasse magnétique, ce qui est moins coûteux. En variante, l'armature statorique annulaire n'est pas amagnétique.

Les bobinages peuvent être bobinés sur un support destiné à être lui-même enfilé sur la dent correspondante. Ce support est de préférence réalisé en matière isolante électrique, par exemple en matière plastique.

La machine peut comporter un seul stator et un seul rotor.

En variante, la machine peut comporter au moins deux rotors disposés de part et d'autre du stator le long de l'axe de rotation X de la machine. Les deux rotors entourant le stator peuvent être angulairement décalés l'un par rapport à l'autre, ou non.

Il peut dans un mode de réalisation ne pas y avoir de décalage angulaire entre les deux rotors. Les deux rotors peuvent être symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la machine.

Les dents du stator peuvent porter chacune deux bobinages disposés sur la dent correspondante de part et d'autre de l'armature statorique annulaire, chacun des deux bobinages faisant face à l'un des deux rotors. Les dents du stator peuvent notamment être rattachées par leur milieu à ladite armature statorique annulaire. Les deux demi-dents résultantes peuvent être de même taille, de même que les bobinages qu'elles portent.

Le stator peut être symétrique par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la machine. Dans une autre variante de réalisation, la machine peut comporter deux stators et un rotor central. En variante encore, la machine peut comporter plusieurs stators et plusieurs rotors, comme décrit plus loin.

Machine

La machine peut constituer un moteur synchrone ou une génératrice synchrone,

La machine selon l'invention peut constituer un moteur. Dans le cas d'un moteur, le nombre de pôles de la machine peut être d'au moins 4, étant par exemple de 4, 6, 8 ou 12. Un des intérêts d'une telle machine est sa compacité.

En variante, la machine peut également constituer un générateur. Dans ce cas, elle peut comporter 4 ou 6 pôles par exemple. Dans une variante de réalisation, la machine comporte par exemple 4 pôles et 6 dents.

La ventilation de la machine peut être forcée, par aspiration d'air dans la machine. Cette aspiration peut se faire par le milieu de la machine, notamment quand elle comporte deux rotors disposés de part et d'autre du stator.

L'invention a encore pour objet une machine électrique tournante comportant plusieurs ensembles tels que décrits plus haut, constitués chacun notamment d'un stator et de deux rotors, disposées sur un axe de rotation commun. Une telle machine comporte par exemple deux ensembles constitués chacun notamment d'un stator et de deux rotors, voire plus encore, par exemple trois ou quatre ensembles, ou même plus, en fonction de la puissance électrique ou mécanique recherchée.

L'invention a notamment pour objet une machine comportant trois ensembles selon l'invention, constituées chacun notamment d'un stator et de deux rotors disposés sur un axe de rotation commun, dans laquelle les bobinages des stators sont triphasés, avec une phase par stator.

Description détaillée

L'invention sera 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 est une vue en perspective schématique et partielle d'une machine réalisée conformément à l'invention,

- la figure 2 en est une vue selon la flèche II, - la figure 3 est une vue de détail, schématique et partielle, selon l'axe de rotation X, du stator de la figure 1 ,

- la figure 4 est une vue analogue à la figure 2 d'une variante de réalisation, avec un stator à bobinage réparti,

- la figure 5 est une vue en perspective, schématique et partielle, du rotor de la figure 1,

- la figure 6 en est une vue en coupe parallèle à l'axe de rotation X,

- la figure 7 est une vue en en perspective éclatée des aimants d'un pôle du rotor,

- les figures 8a à 8c sont des vues analogues à la figure 5 de variantes de réalisation,

- la figure 9 est une vue analogue à la figure 6 d'une variante de réalisation,

- les figures 10a, 10b, 11 à 13 sont des vues analogues à la figure 5 de variantes de réalisation, et

- la figure 14 est une vue analogue à la figure 6 d'une autre variante de réalisation.

On a illustré aux figures 1 à 3 et 5 à 7 une machine électrique tournante 10 conforme à l'invention, comportant un stator 20 et deux rotors 40, disposés respectivement de part et d'autre du stator 20 le long de l'axe de rotation X de la machine.

Le stator comporte des dents 21 et des bobinages 22 disposés sur les dents 21.

Comme on peut le voir notamment sur la figure 2, les bobinages 22 sont chacun bobinés autour d'un axe de bobinage Y parallèle à l'axe de rotation X de la machine.

Les dents 21 du stator 20 comportent chacune une face 23 faisant face à l'un des deux rotors 40. Les faces 23 sont planes et s'étendent perpendiculairement à l'axe de rotation X de la machine. Le stator comporte dans l'exemple décrit 12 dents, mais pourrait en comporter 6 ou 8, voire plus encore. Le stator est symétrique par rapport à un plan médian pour le stator, perpendiculaire à l'axe de rotation X de la machine. Le stator 20 est dépourvu de culasse.

Les dents 21 sont configurées de telle manière qu'elles dépassent des bobinages d'une distance d. Les dents 21 sont délimitées lorsqu Observées selon l'axe X par deux portions 21a et 21b reliées par deux rayons 21c, comme on peut le voir sur la figure 3. Les bobinages 22 sont de forme correspondante.

Dans l'exemple qui vient d'être décrit, le stator est à bobinage concentré. On ne sort pas du cadre de la présente invention s'il en est autrement. Le stator peut par exemple être à bobinage réparti, comme illustré sur la figure 4. Dans cet exemple de réalisation, le nombre de dents et d'encoches par pôle et par phase est de 3.

Les deux rotors entourant le stator sont dans l'exemple décrit disposés face à face, étant non décalés angulairement l'un par rapport à l'autre. Les rotors pourraient aussi être angulairement décalés l'un par rapport à l'autre, notamment afin de minimiser les ondulations de couple.

Chacun des deux rotors 40 comporte une masse magnétique rotorique 41 comportant des logements 42, pouvant recevoir des éventuels aimants permanents 43, et un arbre50 s'étendant selon l'axe de rotation X, sur lequel est disposée la masse rotorique 41, comme illustré sur la figure 1.

Des logements 42 d'un rotor définissent un pôle magnétique du rotor. Comme illustré sur les figures 5 à 7, un pôle magnétique du rotor est défini par des logements de forme générale cylindrique de révolution, en particulier trois logements cylindriques concentriques les uns aux autres. Chaque logement comporte une partie cylindrique 42a et une partie de fond discoïde 42b. Autrement dit, le logement a ainsi une forme générale de pot. Dans ce cas, la masse magnétique 41 du rotor peut comporter des parties magnétiques 41 ' non solidaires avec le reste de la masse magnétique, qui sont disposées entre les différents logements d'un même pôle.

Un logement s'étant ainsi sur une longueur L mesurée le long de l'axe de rotation de la machine, et peut avoir une épaisseur e.

Dans l'exemple décrit, tous les logements 42 sont remplis par des aimants permanents 43, comme illustré. Les aimants permanents d'un pôle magnétique du rotor comporte une partie tubulaire 43a logée dans la partie cylindrique 42a d'un logement 42, et une partie discoïde 43b logée dans la partie de fond discoïde 42b du logement 42.

Chacun des rotors 40 comporte en outre une culasse 45 du côté opposé à l'entrefer. Dans l'exemple qui vient d'être décrit, les logements sont, lorsqu'observés dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la machine, de forme générale circulaire. On ne sort pas du cadre de la présente invention s'il en est autrement.

Les logements peuvent être par exemple, lorsqu'observés dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la machine, de forme générale autre, par exemple carrée, comme illustré sur la figure 8a, triangulaire, comme illustré sur la figure 8b, ou encore comportant deux fentes convergentes vers l'axe de rotation de la machine, comme illustré sur la figure 8c. On voit sur la figure 8c que les logements sont en forme de U, lorsqu'observés perpendiculairement à l'axe de rotation de la machine. Les U sont orientés vers l'entrefer.

En variante encore, les logements peuvent être en forme de V, lorsqu'observés dans un plan de coupe qui contient l'axe de rotation X, comme illustré sur la figure 9. Les V sont également orientés vers l'entrefer.

Dans tous les exemples qui viennent d'être décrits, les logements 42 sont remplis par des aimants permanents 43. On ne sort pas du cadre de la présente invention si les logements sont dépourvus d'aimants permanents. A titre d'exemple, on a illustré à la figure 10a un tel exemple de réalisation dans lequel tous les logements 42 sont vides d'aimants, et à la figure 10b un exemple de réalisation dans lequel le rotor comporte un premier pôle magnétique et un deuxième pôle magnétique adjacent au premier pôle magnétique, les premier et deuxième pôles magnétiques étant de polarité différente, des logements propres au premier pôle magnétique étant dépourvus d'aimants permanents et des logements propres au deuxième pôle magnétique comportant un ou plusieurs aimants permanents.

Dans tous les exemples qui viennent d'être décrits, les logements 42 sont ouverts vers l'entrefer. On ne sort pas du cadre de la présente invention s'il en est autrement, et si les logements sont fermés du côté de l'entrefer par une portion magnétique de recouvrement 46, laquelle peut être formée d'un seul tenant avec le reste de la masse magnétique rotorique, comme illustré sur la figure 11 , ou rapportée sur celle-ci, comme illustré sur la figure 12, et maintenue par exemple par collage. La portion magnétique de recouvrement 46 peut être réalisée dans un même matériau que la masse magnétique rotorique, ou dans un matériau différent. Cette portion magnétique de recouvrement constitue alors un pont tangentiel au niveau de l'entrefer pour la circulation du flux magnétique.

Dans le mode de réalisation de la figure 13, on a illustré la possibilité de réaliser la culasse 45 du rotor non pas d'un seul tenant avec la masse magnétique 41, mais rapportée sur celle-ci, par exemple par collage. Une telle configuration permet d'accéder aux logements 42 depuis l'extérieur, pour y insérer les aimants 43 de manière aisée, depuis la face extérieure du rotor.

Enfin, on a illustré à la figure 14 la possibilité d'insérer dans les logements 42 des cales 48, qui peuvent permettre de maintenir ou séparer les aimants permanents par exemple. Ces cales peuvent être elles-mêmes amagnétiques.

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

On peut notamment multiplier le nombre de stators ou de rotors.

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