Le domaine de la présente invention est celui des machines électriques tournantes utilisées dans les véhicules automobiles telles que des alternateurs, des alterno-démarreurs, des machines réversibles ou encore des moteurs électriques.

Une telle machine électrique tournante comprend notamment au moins un stator et un rotor placé au sein de ce stator et mobile en rotation par rapport à celui- ci.

Dans un contexte d'utilisation d'une telle machine électrique tournante comme moteur électrique par exemple, il est important de connaître avec précision la position angulaire du rotor relativement au stator, en particulier pour injecter du courant électrique au bon moment dans le stator. Pour ce faire, il est connu d'équiper la machine électrique tournante d'au moins un capteur de position du rotor et d'un encodeur magnétique, appelé par la suite cible magnétique, le capteur de position étant solidaire du stator et la cible magnétique étant liée directement au rotor ou fixée sur la bague des roulements à billes en contact avec ce dernier.

Pour pouvoir être exploités dans de bonnes conditions, par exemple par un dispositif électronique de commande de la machine électrique tournante, les signaux générés par le ou les capteurs de position angulaire devant lesquels se déplace la cible magnétique doivent avoir un profil le plus sinusoïdal possible. De fait, les perturbations de tels signaux induites par la présence d'harmoniques de différents ordres doivent être aussi limitées que possible. Or, l'évolution des véhicules automobiles conduit à la réalisation de machines électriques tournantes dont les rotors présentent des diamètres de plus en plus importants et/ou devant être placées dans des environnements dans lesquels l’espace dédié au(x) capteur(s) de position est restreint. Il en résulte une augmentation des contraintes de fabrication de la cible magnétique, notamment en termes de continuité magnétique de cette cible, ainsi qu'une difficulté accrue de mise au point électromagnétique de l'ensemble formé par la cible magnétique et le ou les capteurs de position angulaire. En particulier, le signal généré par le ou les capteurs de position se trouve atteint par des niveaux d'harmoniques inacceptables. Cette problématique se pose également pour les cibles de petits diamètres comportant de faibles nombres de pôles magnétiques, qui ont tendance à produire des signaux avec des taux de distorsion harmonique élevés.

L'invention a pour but de proposer un ensemble de détection de la position d'un rotor de grand diamètre ou d’un rotor de petit diamètre comportant un faible nombre de pôles magnétiques, qui soit de fabrication simple et peu coûteuse, qui soit d'installation facile dans une machine électrique tournante destinée à mettre en mouvement un véhicule automobile, et qui permette la génération d’un signal de qualité illustrant la position angulaire recherchée. On entend ici par signal de qualité un signal ne présentant pas d’écrêtage et ayant des niveaux d'harmoniques aussi faibles que possible.

Dans ce but, l'invention a pour objet un dispositif de détection de la position angulaire d'un rotor d'une machine électrique tournante destinée à mettre en mouvement un véhicule automobile, le rotor étant monté mobile en rotation dans un stator de la machine électrique tournante, le dispositif de détection de position angulaire du rotor comprenant au moins :

- un capteur de position angulaire, solidaire de la partie fixe de la machine tournante, par exemple du stator, du palier ou de l’onduleur,

- une cible magnétique mobile en rotation autour d'un axe de révolution, centrée sur un axe de rotation du rotor, caractérisé en ce que le dispositif de détection comprend au moins une paroi métallique disposée entre la cible magnétique et le capteur de position angulaire.

Selon un aspect de l’invention, la paroi est en matériau magnétique.

Selon un aspect de l’invention, la paroi est en matériau ferromagnétique. Par exemple, la paroi est en acier. Dans un autre exemple, la paroi est en acier au carbone 1008 selon la norme américaine AISI ou équivalent.

Selon un aspect de l’invention, la paroi est en matériau ferrimagnétique. Par exemple, la paroi est en alliage Fer Nickel ou Fer Cobalt. Selon un aspect de l’invention, la paroi est un aimant permanent. Selon un aspect de l’invention, la paroi est un aimant comportant une magnétisation de type Halbach. L’aimant de type Halbach peut-être monobloc. L’aimant de type Halbach peut comporter plusieurs éléments accolés les uns aux autres, chaque élément possédant une direction d’aimantation spécifique. Par exemple, la paroi est un aimant comportant une magnétisation dont la direction d’aimantation suit le trajet des lignes de champ magnétique générées par la succession des pôles Nord, Sud de la bande magnétique.

Dans le dispositif selon l'invention, le capteur de position angulaire est, par exemple, un capteur du type à effet Hall. Avantageusement, le dispositif de détection selon l'invention comprend plusieurs capteurs de position angulaire.

La cible magnétique du dispositif de détection selon l'invention présente avantageusement, mais non exclusivement, une forme générale sensiblement cylindrique. Plus précisément, la cible magnétique du dispositif de détection selon l'invention présente avantageusement, dans un plan perpendiculaire à son axe de révolution, une forme sensiblement annulaire. Il faut comprendre ici par "sensiblement" que les dimensions et orientations évoquées dans le présent document prennent en compte les tolérances de fabrication, de montage et d'usure.

Pour permettre la détection de position angulaire recherchée, la cible magnétique présente, au sein d'une machine électrique tournante équipée d'un dispositif de détection selon l'invention, une configuration magnétique représentative de la configuration magnétique du rotor auquel elle est liée. Avantageusement, la cible magnétique du dispositif selon l'invention présente donc une succession de pôles magnétiques Nord et Sud agencés en alternance autour de son axe de révolution, et cette succession de pôles magnétiques est représentative de la succession de pôles magnétiques que présente le rotor de la machine électrique tournante.

Avantageusement, la cible magnétique du dispositif de détection selon l'invention est reçue dans un porte-cible qui présente un axe de révolution sensiblement confondu avec l'axe de révolution, précédemment défini, de la cible magnétique, le porte-cible étant mobile en rotation autour de son axe de révolution. Au sein d'une machine électrique tournante équipée d'un dispositif de détection selon l'invention, cet axe est sensiblement confondu avec l'axe de rotation du rotor de la machine électrique tournante. Plus précisément, au sein d'une telle machine électrique tournante, le porte-cible est avantageusement lié au rotor précité, directement ou par l'intermédiaire d'une ou plusieurs pièces, de telle manière qu'il est, avec la cible magnétique qu'il porte, entraîné en rotation par la rotation du rotor, autour de l'axe de rotation de ce dernier. En d'autres termes, au sein d'une machine électrique tournante équipée d'un dispositif de détection selon l'invention, la cible magnétique et le porte-cible dans lequel elle est reçue sont liés en rotation avec le rotor de la machine électrique tournante et coaxiaux avec ce dernier. Selon un aspect de l’invention, le porte-cible est réalisé en métal ou dans tout autre matériau adapté, comme du plastique par exemple. Selon un aspect de l’invention, le porte-cible est en matériau magnétique. Selon un aspect de l’invention, le porte-cible est en acier. Par exemple, le porte-cible est en acier AISI 1008 selon la norme américaine. Selon un aspect de l’invention, le porte-cible est en matériau amagnétique. Par exemple, le porte-cible est en plastique ou en aluminium. Dans ce dernier cas, une bande en acier peut être intercalée entre le porte-cible et la cible magnétique.

Le ou les capteurs de position sont placés de telle manière que lorsque la cible magnétique est entraînée en rotation autour de son axe de révolution, toutes les régions angulaires de cette cible magnétique, mesurées autour de l'axe de révolution de cette dernière, défilent successivement devant ce ou ces capteurs. En d'autres termes, le ou les capteurs de position angulaire sont, dans le dispositif de détection selon l'invention, dans une position relative fixe par rapport à la cible magnétique entraînée en rotation autour de son axe de révolution. Dans une machine électrique tournante équipée d'un ensemble de détection selon l'invention, le ou les capteurs de position angulaire sont avantageusement liés au stator de la machine électrique tournante, directement ou par l'intermédiaire d'une ou plusieurs pièces, de telle manière que lorsque le rotor de cette machine électrique tournante est entraîné en rotation autour de son axe de révolution, une surface annulaire de la cible magnétique défile devant ce ou ces capteurs.

Dans le dispositif de détection selon l'invention, une paroi métallique est disposée entre la cible magnétique et le ou les capteurs de position angulaire. Il résulte de ce qui précède que la paroi métallique précitée se trouve donc située dans l'entrefer formé entre le ou les capteurs de position angulaire et une surface de la cible magnétique défilant en rotation devant ces derniers.

L'invention a également pour objet un dispositif de détection de la position angulaire d'un rotor d'une machine électrique tournante destinée à mettre en mouvement un véhicule automobile, le rotor étant monté mobile en rotation dans un stator de la machine électrique tournante, le dispositif de détection de position angulaire du rotor comprenant au moins :

- un capteur de position angulaire, solidaire de la partie fixe de la machine tournante, par exemple du stator, du palier ou de l’onduleur,

- une cible magnétique comportant une succession de pôles magnétiques Nord et Sud, la cible étant mobile en rotation autour d'un axe de révolution, centrée sur un axe de rotation du rotor,

- un entrefer formé entre le capteur de position angulaire et une surface de la cible magnétique, caractérisé en ce que le dispositif de détection comprend au moins une paroi métallique disposée dans l’entrefer, de façon à générer un court-circuit magnétique au droit d’une alternance de pôles Nord, Sud pour modifier la forme temporelle de l’induction magnétique détectée par le capteur lors de la rotation de la partie tournante du dispositif.

La paroi métallique est disposée dans l’entrefer, de façon à générer un court- circuit magnétique au droit d’une alternance de pôles Nord, Sud pour modifier l’induction magnétique lue par le capteur. La paroi métallique modifie la valeur de l’induction magnétique au niveau du capteur.

Selon l'invention, la paroi métallique précitée est avantageusement liée au porte-cible, de sorte qu'elle est simultanément entraînée en mouvement devant le ou les capteurs de position angulaire dans le mouvement de rotation de la cible magnétique et du porte-cible. Selon différents modes de réalisation, la paroi métallique peut être une partie du porte-cible précédemment défini, ou elle peut être rapportée sur ce porte-cible, par exemple par soudure ou par tout autre moyen mécanique. Selon un aspect de l’invention, la paroi métallique est solidaire de la partie mobile en rotation du dispositif de détection. Selon un aspect de l’invention, la paroi métallique est solidaire du porte-cible. Selon un aspect de l’invention, la paroi métallique est issue d’un porte-cible métallique.

Il résulte de ce qui précède que la paroi métallique précitée modifie le champ magnétique détecté par le ou les capteurs de position précédemment définis et, donc, modifie les signaux que ce ou ces capteurs génèrent.

Selon différents modes de fabrication, la cible magnétique peut être réalisée par injection, dans un moule, d'une résine polymère ou d'un matériau élastomère chargés de particules magnétiques comme, par exemple, des particules de ferrite ou des particules de terres rares. À titre d'exemples non limitatifs, le matériau polymère utilisé pour fabriquer la cible magnétique peut être une résine thermoplastique telle que du polyamide (PA) ou du sulfure de polyphénylène (PPS). D'une manière plus générale, les matériaux utilisés pour fabriquer la cible magnétique sont avantageusement choisis pour répondre aux contraintes de rigidité et de résistance à haute température imposées par l'environnement et par le fonctionnement de la machine électrique tournante. Selon différents modes de réalisation, la cible magnétique peut être vulcanisée, moulée par injection ou rapportée par collage sur une surface du porte-cible.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le porte-cible présente une forme sensiblement annulaire dont la section, selon un plan contenant l'axe de révolution du porte-cible, présente la forme générale d'un U. Selon un premier type de configuration, la cible magnétique se présente sous la forme d'une portion de cylindre coaxiale avec l'axe de révolution du porte-cible, placée à l'intérieur ou à l'extérieur des branches verticales du U précédemment cité : les configurations dans lesquelles la cible magnétique est placée à l'intérieur des branches verticales du U précité sont désignées comme configurations radiales internes, et les configurations dans lesquelles la cible magnétique est placée à l'extérieur des branches verticales du U précité sont désignées comme configurations radiales externes. Dans une première configuration radiale interne, la cible magnétique est placée à l’intérieur du logement du porte-cible défini par la forme en U précitée, contre la branche verticale du U qui définit le cylindre de plus grand diamètre, et le ou les capteurs de position angulaire sont placés entre la cible magnétique et l'axe de révolution commun à cette dernière et au porte-cible. Autrement dit, dans cette première configuration radiale interne, le ou les capteurs de position angulaire sont placés entre l'axe de révolution du porte-cible et la cible.

Dans une deuxième configuration radiale interne, la cible magnétique est placée à l’intérieur du logement du porte-cible défini par la forme en U précitée, contre la branche verticale du U qui définit le cylindre de plus petit diamètre, et le ou les capteurs de position angulaire sont placés en dehors du volume cylindrique défini par la cible. Autrement dit, dans cette deuxième configuration radiale interne, la cible magnétique est placée entre le ou les capteurs de position angulaire et l'axe de révolution du porte-cible.

Dans une première configuration radiale externe, la cible magnétique est placée à l’extérieur du logement de réception du porte-cible défini par la forme en U précitée, contre la branche verticale du U qui définit le cylindre de plus grand diamètre, et le ou les capteurs de position angulaire sont radialement agencés à l'extérieur du volume sensiblement cylindrique défini par la cible magnétique. Autrement dit, dans cette première configuration radiale externe, la cible magnétique est placée entre le ou les capteurs de position angulaire et l'axe de révolution du porte-cible.

Dans une deuxième configuration radiale externe, la cible magnétique est placée à l’extérieur du logement de réception du porte-cible défini par la forme en U précitée, contre la branche verticale du U qui définit le cylindre de plus petit diamètre, et le ou les capteurs de position angulaire sont radialement agencés à l'intérieur du volume sensiblement cylindrique défini par la cible magnétique. Autrement dit, dans cette deuxième configuration radiale externe, le ou les capteurs de position angulaire sont placés entre l'axe de révolution du porte-cible et la cible.

Il est à noter que, dans les configurations radiales internes ou dans les configurations radiales externes, le ou les capteurs de position angulaire sont placés au regard d'une paroi axiale de la cible magnétique, c'est-à-dire au regard d'une paroi s'étendant parallèlement à l'axe de révolution de la cible magnétique.

Dans les configurations radiales internes comme dans les configurations radiales externes, la paroi métallique précédemment définie, placée entre la cible magnétique et le ou les capteurs de position angulaire, se trouve donc avantageusement placée au regard d'une paroi axiale de la cible magnétique et elle s'étend, dans l’entrefer, selon une direction radiale par rapport à l'axe de révolution de la cible magnétique.

Selon un deuxième type de configuration, désignée dans ce qui suit comme configuration axiale, la cible magnétique est placée contre la branche horizontale du U précité, à l'intérieur du logement de réception délimité par ce U. Dans cette configuration axiale, le ou les capteurs de position angulaire sont donc placés au regard d'une surface annulaire de la cible magnétique.

Dans cette configuration axiale, la paroi métallique, placée entre la cible magnétique et le ou les capteurs de position angulaire, s'étend avantageusement à partir d'une surface annulaire de la cible magnétique, selon une direction sensiblement axiale, c'est-à-dire selon une direction sensiblement parallèle à l'axe de révolution de la cible magnétique.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le porte-cible présente une forme sensiblement annulaire dont la section, selon un plan contenant l'axe de révolution du porte-cible, présente la forme générale d'un L (ou d’un L inversé). Par exemple, le porte-cible ne présente pas les branches verticales internes de la forme en U précitée. Par exemple, le porte-cible ne présente pas les branches verticales externes de la forme en U précitée.

L'invention s'applique donc à tous types de configurations relatives de la cible magnétique et du ou des capteurs de position angulaire au sein du dispositif de détection selon l'invention, dans la mesure où le ou les capteurs de position angulaire sont en position relative fixe par rapport à la cible magnétique lorsque celle-ci est entraînée en rotation autour de son axe de révolution, et dans la mesure où la paroi métallique précédemment définie est interposée entre la cible magnétique et le ou les capteurs de position angulaire devant lesquels cette dernière défile en rotation.

Avantageusement, l'invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :

- le dispositif de détection selon l'invention comporte autant de parois métalliques que ce que la cible magnétique comporte d'alternances de pôles magnétiques Nord et Sud. Il faut comprendre ici que les parois métalliques sont des éléments discrets, répartis sur le porte-cible. En d'autres termes, les parois métalliques se présentent sous la forme d'une succession d'éléments distincts répartis angulairement autour de l'axe de révolution de la cible magnétique, et séparés entre eux deux à deux par un espace angulaire mesuré autour de cet axe de révolution,

- au moins deux espaces angulaires, mesurés autour de l'axe de révolution de la cible magnétique, séparant deux parois métalliques consécutivement agencées autour de l'axe de révolution, sont identiques. Avantageusement, tous les espaces angulaires séparant deux parois métalliques consécutivement agencées autour de l'axe de révolution de la cible magnétique sont identiques, c'est-à-dire que les parois métalliques sont angulairement régulièrement réparties autour de l'axe de révolution de la cible magnétique,

- au moins une paroi métallique est angulairement agencée, autour de l'axe de révolution de la cible magnétique, au droit d'une alternance de pôles magnétiques Nord, Sud, de la cible magnétique. La paroi métallique considérée est centrée sur une droite joignant l'axe de révolution de la cible magnétique et une zone de cette dernière dans laquelle se produit une alternance de pôles magnétiques Nord, Sud. Avantageusement, toutes les parois métalliques sont angulairement agencées, autour de l'axe de révolution de la cible magnétique, au droit des alternances de pôles magnétiques Nord, Sud, de cette dernière,

- toutes les parois métalliques sont situées à égale distance, selon une direction radiale, de l'axe de révolution de la cible magnétique. En d'autres termes, les parois métalliques sont arrangées concentriquement avec l'axe de révolution de la cible magnétique. Une paroi métallique se présente donc sous la forme d'une portion d'un cylindre discontinu, coaxial avec l'axe de révolution de la cible magnétique. Cette portion de cylindre discontinu est délimitée par deux bords d'extrémité,

- au moins deux parois métalliques, et, avantageusement, toutes les parois métalliques, s'étendent sur des secteurs angulaires identiques. Autrement dit, les dimensions, mesurées autour de l'axe de rotation de la cible magnétique, des parois métalliques du dispositif de détection selon l'invention, sont identiques,

- le rapport entre un angle d'ouverture d'une paroi métallique et un pas polaire de la cible magnétique est compris entre o.oi et 0.5. On entend ici par angle d'ouverture d'une paroi métallique l'angle, mesuré par rapport à l'axe de révolution de la cible magnétique, délimité par les deux bords d'extrémité précédemment définis de la paroi métallique considérée. Par ailleurs, on entend ici par pas polaire de la cible magnétique l'angle, mesuré par rapport à l'axe de révolution de la cible magnétique, délimité par deux alternances de pôles magnétiques Nord, Sud successivement angulairement agencées autour de l'axe de révolution, c'est-à-dire l'angle séparant deux alternances successives de pôles magnétiques Nord, Sud de la cible magnétique. Ce rapport est de préférence compris entre 0.025 et 0.35.

- avantageusement, les portions de périmètre de la cible magnétique contre lesquelles s'étendent les pôles magnétiques Nord sont toutes identiques. Les portions de périmètre de la cible magnétique contre lesquelles s'étendent les pôles magnétiques Sud sont également toutes identiques.

- l'angle délimité par les bords d'extrémité d'une paroi métallique est ainsi faible devant le secteur angulaire contre lequel s'étend un pôle magnétique de la cible magnétique. Autrement dit, une paroi métallique s'étend sur une dimension, mesurée autour de l'axe de révolution de la cible magnétique, faible devant la portion de périmètre de la cible magnétique contre laquelle s'étend un pôle magnétique de cette dernière. Le caractère faible de la paroi métallique est déterminé selon le rapport évoqué ci-dessus,

- un rapport entre une longueur d'un arc polaire découvert face au(x) capteur(s) et un rayon de la cible magnétique est compris entre 0.2 et 3. L'arc polaire découvert face au(x) capteur(s) désigne ici l'angle, mesuré autour de l'axe de révolution de la cible magnétique, compris entre deux parois métalliques consécutives et dans lequel le ou les capteurs de position angulaire détectent le champ magnétique de la cible magnétique. La longueur de l'arc polaire précité désigne donc ici la dimension, mesurée autour de l'axe de révolution de la cible magnétique, de la portion de périmètre de la cible magnétique définie par l'arc polaire précité. Par ailleurs, le rayon de la cible magnétique à prendre en compte ici est le rayon de la cible magnétique en sa face placée au regard du ou des capteurs de position. Par exemple, dans le cas d'une configuration relative radiale interne de la cible magnétique et du ou des capteurs de position, le rayon précité désigne un rayon interne de la cible magnétique. Ce rapport est de préférence compris entre 0.2 et 0.6,

- un rapport entre un entrefer du dispositif de détection selon l'invention et une épaisseur d'une paroi métallique est compris entre 2 et 14. Préférentiellement, ce rapport est compris entre 2 et 7. L'entrefer du dispositif de détection désigne ici la dimension entre la surface magnétique de la cible magnétique et le ou les capteurs de position angulaire. Pour les configurations relatives radiales précédemment évoquées, l'entrefer précité est mesuré selon une direction radiale par rapport à l'axe de révolution de la cible magnétique. Pour la configuration relative axiale, l'entrefer précité est mesuré selon une direction axiale, c'est-à-dire sensiblement parallèlement à l'axe de révolution de la cible magnétique. L'épaisseur d'une paroi métallique désigne ici la dimension de cette paroi, mesurée en direction du ou des capteurs de position angulaire devant lesquels la cible magnétique défile. Pour les configurations relatives radiales précédemment évoquées, l'épaisseur précitée est donc mesurée selon une direction radiale par rapport à l'axe de révolution de la cible magnétique. Pour la configuration relative axiale précédemment décrite, l'épaisseur précitée est mesurée selon une direction axiale, c'est-à-dire sensiblement parallèlement à l'axe de révolution de la cible magnétique. Avantageusement, les parois métalliques présentent toutes sensiblement la même épaisseur. Le rapport précédemment défini entre l'entrefer du dispositif de détection et l'épaisseur des parois métalliques est donc, en référence à ce qui précède, représentatif du volume occupé par les parois métalliques dans l'espace magnétique défini entre la cible magnétique et le ou les capteurs de position angulaire. Il faut donc comprendre des valeurs prévues par l'invention que les parois métalliques occupent un volume faible (pour une valeur de 2 du rapport précité) à très faible (pour une valeur de 7 ou 14) au sein de l'espace magnétique défini entre la cible magnétique et le ou les capteurs de position angulaire,

- au moins une des parois métalliques est montée sur le porte-cible de la cible magnétique,

- au moins une des parois métalliques est réalisée de matière avec le porte-cible de la cible magnétique. Avantageusement, toutes les parois métalliques sont réalisées de matière avec le porte-cible de la cible magnétique. Le porte-cible est par exemple formé d'un cylindre intérieur et d'un cylindre extérieur, coaxiaux, formant des parois, respectivement intérieure et extérieure, parallèles à l'axe de révolution du porte-cible, et dont les axes de révolution respectifs sont confondus avec l'axe de révolution précité. Les parois extérieure et intérieure sont réunies entre elles par un fond sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution du porte-cible. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, les parois métalliques sont réalisées par découpage et par pliage de portions d'une tôle formant le porte-cible de la cible magnétique. Par exemple au moins une paroi est issue d’une portion du fond du porte-cible. Dans un autre exemple, au moins une paroi est issue de la paroi extérieure du porte-cible. Selon des modes de réalisation alternatifs, les parois métalliques peuvent être réalisées par découpage et par pliage d'une tôle rapportée, par exemple par soudage, sur le porte-cible de la cible magnétique.

Selon un aspect de l’invention, le dispositif de détection comprend une pluralité de parois métalliques liées entre elles par l’intermédiaire d’une couronne supérieure et/ou d’une couronne inférieure. Par exemple, les parois métalliques sont en acier et la couronne ou les couronnes sont en plastique. Par exemple, au moins une couronne est surmoulée sur la pluralité de parois métalliques. L’ensemble formé par les parois, la couronne supérieure et/ou la couronne inférieure est appelé pièce ajourée.

Selon un aspect de l’invention, la pluralité de parois, la couronne supérieure et/ou la couronne inférieure sont issues de la même matière et forment un ensemble monobloc. La pièce ajourée est par exemple réalisée en acier monobloc. Selon un aspect de l’invention, la pièce ajourée est fixée dans le porte-cible par collage.

Selon un aspect de l’invention, la pièce ajourée est soudée dans le porte-cible.

Selon un autre aspect de l’invention, la pièce ajourée est fixée dans le porte- cible par un système de pions. Par exemple, la pièce ajourée comporte des pions et le porte-cible comporte des trous complémentaires, aptes à recevoir les pions. Dans un autre exemple, le porte-cible comporte des pions et la pièce ajourée comporte des trous aptes à recevoir les pions.

Par la mise en œuvre des caractéristiques précitées, prises séparément ou en combinaison, l'invention atteint bien les buts qu'elle s'était fixés, à savoir, d'une part, la réalisation d'un dispositif permettant une détection précise et fiable de la position angulaire d'un rotor de grand diamètre ou d’un rotor de petit diamètre comprenant un faible nombre de pôles, d'autre part, la réalisation d'un tel dispositif de détection de fabrication simple, reproductible et peu coûteuse et, enfin, la réalisation d'un tel dispositif de détection qui soit d'intégration facile à un véhicule automobile.

L'invention s'étend également à une machine électrique tournante comprenant au moins :

- un stator,

- un rotor monté mobile en rotation par rapport au stator,

- un dispositif de détection de la position angulaire du rotor tel que décrit précédemment.

Selon un aspect de l’invention, le dispositif de détection de la position angulaire du rotor tel que décrit précédemment comprend un capteur de position angulaire solidaire du stator de la machine électrique tournante, et une cible magnétique mobile en rotation autour d'un axe de révolution, centrée sur un axe de rotation du rotor. Avantageusement, mais de manière non exclusive, la machine électrique tournante selon l'invention est configurée pour fonctionner comme générateur électrique et comme moteur capable de mettre en mouvement le véhicule automobile.

Avantageusement, la machine électrique tournante selon l'invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :

- le dispositif de détection de la position angulaire du rotor comprend autant de parois métalliques que ce que le rotor comporte d'alternances de pôles magnétiques Nord, Sud,

- un diamètre extérieur du rotor est compris entre 60 millimètres et 270 millimètres.

D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif, en relation avec les dessins suivants, dans lesquels :

- les figures ta et tb sont des vues schématiques générales en perspective d'une machine électrique tournante selon l'invention. La figure la est une vue générale schématique d'une telle machine électrique tournante assemblée, et la figure îb est une vue schématique éclatée d'une telle machine électrique tournante,

- la figure 2 est une vue schématique de dessus d'une portion d'un dispositif de détection selon l'invention, mettant en évidence les modifications de champ magnétique résultant de la présence des parois métalliques selon l’invention,

- les figures 3a, 3b et 3c illustrent des parois métalliques selon un exemple de réalisation de l’invention,

- les figures 4a, 4b, 4c illustrent des parois métalliques selon d’autres exemples de réalisation de l’invention,

- la figure 5 est une vue schématique de dessus d'une portion d'une cible magnétique et de son porte-cible, illustrant différentes grandeurs caractéristiques d'un dispositif de détection selon l'invention,

- les figures 6a, 6b et 6c, sont des courbes illustrant schématiquement l'influence d'une grandeur caractéristique du dispositif de détection selon l'invention sur les harmoniques du signal détecté par les capteurs de position du dispositif de détection selon l'invention,

- la figure 7 illustre la configuration relative axiale de la cible magnétique et du ou des capteurs de position angulaire,

- les figures 8a, 8b et 8c illustrent des parois métalliques selon un autre exemple de réalisation de l’invention,

- la figure 9 illustre des parois métalliques selon un autre exemple de réalisation de l’invention.

Il faut tout d’abord noter que si les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, lesdites figures peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. Il est également à noter que les mêmes éléments sont désignés par les mêmes repères sur l'ensemble des figures.

En référence aux figures ta et tb, une machine électrique tournante 600 selon l'invention comprend notamment un stator 2 et un rotor 1 d'axe de rotation 100, monté mobile en rotation dans le stator 2. Avantageusement, le stator 2 présente une forme générale de révolution dont l'axe 200 est sensiblement confondu, aux tolérances de fabrication, de montage et d'usure près, avec l'axe de rotation 100 du rotor 1. Avantageusement, le stator 2 est constitué d'un ensemble de bobines électromagnétiques 20 schématiquement représentées sur les figures ta et tb. Le stator 2 est reçu dans un carter 6 auquel il est lié par des moyens de fixation appropriés, non détaillés sur les figures. Avantageusement, le carter 6 est percé d'un orifice 60 configuré pour permettre le passage d’un arbre du rotor 1. Avantageusement, une telle machine électrique tournante 600 peut être utilisée comme moteur électrique destiné à mettre en mouvement un véhicule automobile. Dans un tel contexte, la machine électrique tournante 600 selon l'invention comprend également un dispositif de détection 500 de la position angulaire du rotor 1 au sein du stator 2, notamment pour permettre la détermination des instants auxquels il est nécessaire d'injecter du courant électrique dans le stator 2, ainsi que de la vitesse de rotation du rotor.

Le dispositif de détection 500 selon l'invention comprend notamment au moins un capteur de position angulaire 3 et une cible magnétique 4 mobile en rotation autour d'un axe de révolution 400, centrée sur l'axe de rotation 100 du rotor

1. Il s'ensuit qu'au sein d'une machine électrique tournante 600 selon l'invention, l'axe de rotation 100 du rotor 1 et l'axe de révolution 400 de la cible magnétique 4 sont sensiblement confondus, aux tolérances de fabrication, de montage et d'usure près. Plus précisément, au sein de la machine électrique tournante 600, la cible magnétique 4 est mécaniquement liée au rotor 1 et entraînée en rotation autour de son axe de révolution 400 par la rotation du rotor 1 autour de son axe de rotation

100.

Selon le mode de réalisation plus particulièrement illustré par la figure tb, le dispositif de détection 500 selon l'invention comprend trois capteurs de position angulaire 3 portés par un porte-capteur (s) 31. Les capteurs de position angulaire 3 sont, par exemple, des capteurs à effet Hall.

La cible magnétique 4, schématiquement représentée sur la figure tb, présente la forme générale d'une portion de cylindre droit, d'axe de révolution 400. Plus précisément, la cible magnétique 4 présente, en section selon un plan perpendiculaire à son axe de révolution 400, une forme sensiblement annulaire centrée sur l'axe de révolution 400 précité. La cible magnétique 4 comprend une paroi intérieure 40, située la plus proche de l'axe de révolution 400, et une paroi extérieure 41, la plus éloignée de l'axe de révolution 400, toutes deux visibles à la figure 2. D'un point de vue électromagnétique, la cible magnétique 4 présente, autour de son axe de révolution 400, une succession d'alternances de pôles magnétiques Nord et Sud. Plus précisément, au sein de la machine électrique tournante 600, la cible magnétique 4 présente une configuration électromagnétique représentative de celle du rotor 1 de la machine électrique tournante 600.

La cible magnétique 4 est, par exemple, constituée d'une résine polymère (par exemple une résine thermoplastique telle que du polyamide (PA) ou du sulfure de polyphénylène (PPS)) ou d'un matériau élastomère chargés de particules magnétiques (par exemple, des particules de ferrite ou de terres rares). Plus généralement, les matériaux utilisés pour fabriquer la cible magnétique sont avantageusement choisis pour répondre aux contraintes de rigidité et de résistance à haute température imposées par l'environnement et par le fonctionnement d'une machine électrique tournante équipée du dispositif de détection 500 selon l'invention.

Avantageusement, la cible magnétique 4 est reçue dans un porte-cible métallique 45 dont un axe de révolution 450 est sensiblement confondu, aux tolérances de fabrication et d'usure près, avec l'axe de révolution 400 de la cible magnétique 4. Le porte-cible est par exemple en acier au carbone 1008 selon la norme AISI américaine. La cible magnétique 4 est, par exemple, réalisée par dépôt d’une bande du matériau la composant sur une paroi du porte-cible 45. Selon d'autres modes de fabrication, la cible magnétique 4 peut être réalisée, par exemple par injection dans un moule, sous forme d'un élément distinct assemblé ensuite avec le porte-cible 45, par exemple par collage.

Selon d’autres modes de fabrication, le porte-cible 45 est en matériau amagnétique, par exemple en plastique ou en aluminium. Dans ce cas, une bande en acier peut être intercalée entre le porte-cible 45 et la cible magnétique 4, afin de mieux canaliser les lignes de champ sur la face extérieure 41 de la cible magnétique 4 et ainsi maximiser le niveau d’induction vu par les capteurs de position angulaire 3. Le rapport signal/bruit ainsi obtenu est alors satisfaisant. Avantageusement, le porte-cible 45 présente une forme générale annulaire dont la section, selon un plan contenant l'axe de révolution 450 du porte-cible 45, présente la forme générale d'un U dont l'axe de symétrie est confondu avec l'axe de révolution 450 du porte-cible 45. Ce porte-cible 45 délimite ainsi un logement de réception 451 sensiblement annulaire, dont l'axe de révolution est confondu avec l'axe de révolution 450 du porte-cible 45.

Dans le dispositif de détection 500 selon l'invention, les capteurs de position angulaire 3 sont fixes par rapport à la cible magnétique 4, elle-même entraînée en rotation autour de son axe de révolution 400 par la rotation du rotor 1. Il s'ensuit que, dans le mouvement de rotation de la cible magnétique 4, des régions angulaires de la cible magnétique 4, définies autour de l'axe de révolution 400, défilent successivement au regard des capteurs de position angulaire 3. Ces derniers mesurent les variations de champ magnétique résultant de la configuration magnétique particulière de la cible magnétique 4, précédemment définie, permettant ainsi la détection de position angulaire recherchée. Avantageusement, au sein de la machine électrique tournante 600, les capteurs de position angulaire 3 sont mécaniquement liés au stator 2.

Selon l'invention, le dispositif de détection 500 comprend au moins une paroi métallique 5 disposée entre la cible magnétique 4 et le ou les capteurs de position angulaire 3. Ceci est plus particulièrement illustré par la figure 2 qui présente schématiquement, en vue de dessus, une portion de la cible magnétique 4 et du porte-cible 45 d'un dispositif de détection 500 selon l'invention. La paroi métallique 5 est ici en matériau ferromagnétique, à savoir en acier au carbone 1008 selon la norme AISI américaine. La paroi métallique 5 pourrait aussi être un aimant permanent comportant une magnétisation de type Halbach dont la direction d’aimantation suit le trajet des lignes de champ magnétique générées par la succession des pôles Nord, Sud de la bande magnétique. La paroi métallique 5 pourrait aussi être en matériau ferrimagnétique, par exemple en alliage Fer Nickel ou Fer Cobalt.

La figure 2 illustre schématiquement une portion de la cible magnétique 4 s'étendant sur un angle 410, mesuré autour de l'axe de révolution 400 de la cible magnétique 4, délimitant une portion 411 du périmètre de la cible magnétique 4 sur laquelle s'étend une succession d'un pôle magnétique Nord et d'un pôle magnétique Sud, c'est-à-dire une alternance de pôles magnétiques Nord et Sud de la cible magnétique 4.

Sur la figure 2 sont également représentés schématiquement l'axe de révolution 400, 450, commun à la cible magnétique 4 et au porte-cible 45, et un capteur de position angulaire 3.

En référence à la figure 2, la paroi extérieure 41 de la cible magnétique 4 est reçue contre une face intérieure d'une paroi extérieure 453 du porte-cible 45, à l'intérieur du logement de réception 451 précité : le capteur de position angulaire 3 est agencé, selon une direction radiale par rapport à l'axe de révolution 400, 450, entre l'axe de révolution 400, 450 précité, et la paroi intérieure 40 de la cible magnétique 4. Selon cette configuration relative de la cible magnétique 4 et du ou des capteurs de position 3, désignée comme première configuration radiale interne, le capteur de position angulaire 3 est donc disposé en regard d'une surface de la cible magnétique 4 sensiblement parallèle à l'axe de révolution 400 de cette dernière.

En référence à cette configuration relative de la cible magnétique 4 et du ou des capteurs de position angulaire 3, la paroi métallique 5, 5a, 5b est agencée dans l'entrefer 44 formé entre la paroi intérieure 40 de la cible magnétique 4 et le ou les capteurs de position angulaire 3. L'entrefer 44 est ici mesuré selon une direction radiale par rapport à l'axe de révolution 400 de la cible magnétique 4. Par sa présence dans l'entrefer 44 précité, la paroi métallique 5 modifie le champ magnétique de la cible magnétique 4 et, donc, le champ magnétique détecté par le ou les capteurs de position angulaire 3. La figure 2 illustre schématiquement, en trait discontinu, les lignes de champ 700 résultant de la configuration électromagnétique de la cible magnétique 4, et en traits pointillés, les lignes de champ 710 résultant de la présence de la paroi métallique 5.

Comme le montre clairement la figure 2, plusieurs parois métalliques 5 distinctes sont agencées entre la cible magnétique 4 et le capteur de position angulaire 3. Plus précisément, une paroi métallique 5 est agencée sensiblement à chaque position angulaire, mesurée autour de l'axe de révolution 400 de la cible magnétique 4, à laquelle se produit un changement de pôle magnétique Nord, Sud, de la cible magnétique 4. En d'autres termes, deux parois métalliques 5a, 5b, successivement agencées autour de l'axe de révolution 400 de la cible magnétique 4 sont séparées entre elles d'un angle 420, mesuré autour de l'axe de révolution 400 de la cible magnétique, délimitant une portion 421 du périmètre de la cible magnétique 4 contre laquelle s'étend un pôle magnétique, Nord ou Sud, de cette dernière. Le dispositif de détection 500 selon l'invention comporte ainsi autant de parois métalliques 5 que ce que la cible magnétique 4 comporte d'alternances de pôles magnétiques Nord, Sud.

Avantageusement, les pôles magnétiques Nord, Sud, de la cible magnétique 4, sont régulièrement disposés sur le pourtour de cette dernière : il s'ensuit que les parois métalliques 5 sont angulairement régulièrement agencées autour de l'axe de révolution 400 de la cible magnétique 4.

Comme le montre la figure 2, les parois métalliques 5 s'étendent à partir de la cible magnétique 4, c'est-à-dire que les parois métalliques 5 sont mécaniquement liées à la cible magnétique 4, de telle manière qu'elles sont simultanément entraînées en rotation par la rotation de la cible magnétique 4 autour de son axe de révolution 400. La paroi métallique 5 est solidaire de la partie mobile en rotation du dispositif de détection 500. La paroi métallique 5 est solidaire du porte-cible 45.

Les figures 3a, 3b et 3c illustrent schématiquement un mode de réalisation des parois métalliques 5. La figure 3a est une vue schématique en perspective d'une portion du porte-cible 45 d'un dispositif de détection 500 selon l'invention, la figure 3b est une vue schématique en perspective de la portion du porte-cible 45 illustrée par la figure 3a et d'une portion correspondante de la cible magnétique 4, et la figure 3c est une vue schématique en coupe, selon un plan contenant l'axe de révolution 400, 450, commun à la cible magnétique 4 et au porte-cible 45, de la portion du porte-cible 45 et de la cible magnétique 4 illustrées par les figures 3a et 3b.

Sur ces figures sont représentées trois parois métalliques distinctes, respectivement 6a, 6b, 6c. L'axe de révolution 400, 450, commun à la cible magnétique 4 et au porte-cible 45, est également schématiquement représenté sur ces figures.

Comme le montrent les figures 3a, 3b et 3c, le porte-cible 45 est formé, par exemple par emboutissage dans une presse, à partir d'une tôle métallique de faible épaisseur, et les parois métalliques 5a, 5b, 5c, se présentent sous la forme de languettes découpées et pliées à partir de cette tôle métallique.

Plus précisément, le porte-cible 45 est ici un anneau dont chaque portion angulaire présente, en section selon un plan contenant l'axe de révolution 450 précité, la forme d'un U. Plus précisément encore, le porte-cible 45 comprend une paroi intérieure 452, sensiblement parallèle à l'axe de révolution 450 précité, la paroi extérieure 453, sensiblement parallèle à l'axe de révolution 450, et un fond 454, sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution 450 et s'étendant entre la paroi intérieure 452 et la paroi extérieure 453 précitées. La paroi intérieure 452 et la paroi extérieure 453 sont concentriques, centrées sur l'axe de révolution 450, la paroi intérieure 452 étant plus proche de ce dernier que la paroi extérieure 453. En d'autres termes, le porte-cible 45 est formé d'un cylindre intérieur et d'un cylindre extérieur, coaxiaux, dont les parois, respectivement 452, 453, sont parallèles à l'axe de révolution 450 du porte-cible 45, et dont les axes de révolution respectifs sont confondus avec l'axe de révolution 450 précité, réunis entre eux par un fond 454 sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution 450 du porte-cible 45.

Selon le mode de réalisation plus particulièrement illustré par les figures 3a à 3c, la dimension de la paroi intérieure 452 selon la direction de l'axe de révolution 450 est supérieure à la dimension, selon ce même axe de révolution 450, de la paroi extérieure 453 mais cela n’est pas toujours le cas. Comme évoqué précédemment, la paroi intérieure 452, la paroi extérieure 453, et le fond 454, du porte-cible 45, délimitent ensemble un logement 451 configuré pour recevoir la cible magnétique 4, représentée sur les figures 3b et 3c.

Selon l'exemple de réalisation plus particulièrement illustré par les figures 3a à 3c, les parois métalliques, respectivement 5a, 5b, 5c, sont réalisées à partir de découpes, respectivement 55a, 55b, 55c, agencées dans le fond 454 du porte-cible 45. Plus précisément, selon cet exemple de réalisation, les découpes, respectivement 55a, 55b, 55c, présentent des formes sensiblement rectangulaires dont les plus grands côtés sont dirigés selon une direction radiale par rapport à l'axe de révolution 450 du porte-cible 45, dont les plus petits côtés sont sensiblement parallèles à la paroi intérieure 452 et à la paroi extérieure précédemment définies, et les parois métalliques 5a, 5b, 5c, sont réalisées par pliage, selon une direction sensiblement parallèle à l'axe de révolution 450 précité, d'un élément de tôle dégagé par les découpes 55a, 55b, 55c. Plus précisément encore, les découpes 55a, 55b, 55c, présentent ici des formes sensiblement rectangulaires ouvertes sur leurs plus grands côtés et sur l'un seulement de leurs petits côtés, le petit côté dégagé, respectivement 456a, 456b, 456c, des découpes 55a, 55b, 55c, étant situé du côté de la paroi intérieure 454 du porte-cible 45, et les parois métalliques étant formées à partir du petit côté des découpes 55a, 55b, 55c, opposé au petit côté dégagé, respectivement 456a, 456b, 456c, précité.

Autrement dit, les parois métalliques 5a, 5b, 5c, s'étendent ici à partir d'une face intérieure 455, située face à l'axe de révolution 450, de la paroi extérieure 453 du porte-cible 45, et elles sont rattachées à la paroi extérieure 453 du porte-cible 45 par un bord, respectivement 56a, 56b, 56c, sensiblement parallèle au petit côté dégagé, respectivement 456a, 456b, 456c, des découpes 55a, 55b, 55c, et opposé au petit côté 456a, 456b, 456c, précité.

Il résulte de ce qui précède que les parois métalliques 5a, 5b, 5c sont chacune délimitée, autour de l'axe de révolution 450 du porte-cible 45, par un premier bord d'extrémité 550a et par un deuxième bord d'extrémité 550b parallèles aux grands côtés des découpes 55a, 55b, 55c, précédemment décrites.

Il résulte en outre de ce qui précède que les parois métalliques 5a, 5b, 5c, délimitent chacune, au sein du logement de réception 451 précédemment défini, un volume, respectivement 457a, 457b, 457c, visible sur la figure 3c. Comme le montre cette figure, les volumes 457a, 457b, 457c, sont inclus dans le logement de réception 451 précédemment défini. Il résulte également de ce qui précède que les parois métalliques 5a, 5b, 5c, forment ensemble une portion d'un cylindre discontinu, dont l'axe de révolution est sensiblement confondu, aux tolérances de fabrication et d'assemblage près, avec l'axe de révolution 400, 450, commun à la cible magnétique 4 et au porte-cible 45, et dont la paroi, discontinue, est formée des différentes parois métalliques du dispositif de détection 500.

Selon l'exemple de réalisation plus particulièrement illustré par les figures 3b et 3c, la cible magnétique 4 est reçue contre la paroi extérieure 453 du porte-cible 45, de telle manière que la paroi extérieure 41 de la cible magnétique 4, visible sur la figure 3c, est plaquée contre la face intérieure 455, précédemment définie, de la paroi extérieure 453 précitée. Selon cet exemple de réalisation, la cible magnétique 4 comprend une paroi principale 42, sensiblement parallèle à l'axe de révolution 400 précédemment défini, plaquée contre la paroi extérieure 453 précitée, ainsi qu'une première partie secondaire 430 et une deuxième partie secondaire 431, sensiblement perpendiculaires à l'axe de révolution 400 précité. La première partie secondaire 430 est ici plaquée contre le fond 454 du porte-cible 45, et la deuxième partie secondaire 431 vient ici recouvrir une arête supérieure 458 de la paroi extérieure 453 du porte-cible 45. En d'autres termes, la deuxième partie secondaire 431 de la cible magnétique 4 recouvre l'épaisseur, mesurée selon une direction radiale par rapport aux axes de révolution 400, 450, précédemment définis, de la paroi extérieure 453 du porte-cible 45.

Il résulte de ce qui précède que la cible magnétique 4 est reçue dans les différents volumes de réception 457a, 457b, 457c, précédemment définis, répartis sur le pourtour du porte-cible 45. Il résulte également que les parois métalliques 5a, 5b, 5c, s'étendent à partir de la cible magnétique 4 selon une direction sensiblement radiale par rapport à l'axe de révolution 400 de cette dernière, puis selon une direction sensiblement axiale, parallèle à l'axe de révolution 400 de la cible magnétique 4.

Selon l'exemple de réalisation plus particulièrement illustré par les figures 4a et 4b, les parois métalliques, respectivement 5a, 5b, 5c, sont réalisées à partir d’éléments de tôle 459 de la paroi extérieure 453. Comme illustré sur la figure 4a, les éléments de tôle 459 sont réalisés par une découpe en créneaux de l’arête supérieure 458 de la paroi extérieure 453 du porte-cible 45. Plus précisément, selon cet exemple de réalisation, les éléments de tôle 459 présentent des formes sensiblement rectangulaires dont les plus grands côtés sont dirigés selon une direction axiale par rapport à l'axe de révolution 450 du porte-cible 45. Les parois métalliques 5a, 5b, 5c, sont réalisées par pliage, selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution 450 précité, d'un élément de tôle 459 et suivant la flèche 460. Dans cet exemple, plus précisément, afin de permettre le surmoulage de la cible magnétique 4 dans le porte-cible 45, les éléments de tôle 459 subissent un premier emboutissage formant un décroché 461 bien visible sur la figure 4a. Les éléments de tôle 459 subissent ensuite un deuxième emboutissage permettant de plier les languettes et formant un repli 462, visible à la figure 4b. Alternativement, la paroi métallique 5 est rapportée et fixée, par exemple par soudage, sur la paroi extérieure 453 comme visible sur la figure 4c. Dans ces exemples de réalisation, des languettes de maintien, non illustrées, pourraient être au préalable formées par emboutissage de petits éléments de tôle du fond 454 du porte-cible 45, vers l’intérieur du porte-cible 45. Une fois les éléments de tôle 459 pliés ou soudés pour former les parois métalliques 5, les languettes de maintien seraient rabattues en direction du fond 454 du porte-cible 45 afin de maintenir les parois métalliques 5 dans leur position de fonctionnement. La figure 5 illustre, en vue de dessus, une portion de la cible magnétique 4 et du porte-cible 45 selon un mode de réalisation semblable au mode de réalisation illustré par les figures 3a à 3c. On retrouve donc sur la figure 5 le porte-cible 45, sa paroi intérieure 452, sa paroi extérieure 453 et son fond 454, ainsi que trois parois métalliques, génériquement désignées par le repère 5, réalisées par pliage, selon une direction parallèle à l'axe de révolution 450 du porte-cible 45, d'éléments de tôle dégagés par des découpes, génériquement désignées par le repère 55, ménagées dans le fond 454 du porte-cible 45. Un capteur de position angulaire 3 est également schématiquement représenté sur la figure 5.

La figure 5 illustre plus précisément un certain nombre de grandeurs caractéristiques du dispositif de détection 500 selon l'invention.

En référence à la figure 5, on définit un angle d'ouverture 50 d'une paroi métallique 5 comme étant l'angle 50, mesuré par rapport à l'axe de révolution 450 du porte-cible 45, qui délimite la paroi métallique 5 considérée. En d'autres termes, l'angle d'ouverture 50 est défini entre, d'une part, une droite joignant radialement l'axe de révolution 450 du porte-cible 45 et le premier bord d'extrémité 550a de la paroi métallique 5 considérée et, d'autre part, une droite joignant radialement l'axe de révolution 450 du porte cible 45 et le deuxième bord d'extrémité 550b de la même paroi métallique 5.

On définit également un pas polaire 46 de la cible magnétique 4, comme étant l'angle 46, mesuré autour de l'axe de révolution 400 de la cible magnétique 4, séparant deux alternances successives de pôles magnétiques Nord, Sud, de la cible magnétique 4. Il résulte de ce qui précède que le pas polaire 46 précité est, aux tolérances de fabrication et d'assemblage près, l'angle qui sépare deux parois métalliques 5 successivement agencées autour de l'axe de révolution 400, 450, précédemment défini. Comme le montre la figure 5, le pas polaire 46 précité est égal à l'angle, mesuré autour de l'axe de révolution 450 du porte-cible 45 qui sépare des parties centrales de deux parois métalliques 5 successivement agencées sur le pourtour du porte-cible 45, la partie centrale d'une paroi métallique 5 étant ici définie en référence à la dimension de la paroi métallique 5 considérée mesurée autour de l'axe de révolution 450 du porte-cible 45. En référence à la figure 5, on définit également un arc polaire 47 découvert face au(x) capteur(s) 3. L'arc polaire 47, mesuré autour de l'axe de révolution 400 de la cible magnétique 4, est l'angle compris entre deux parois métalliques consécutives et dans lequel le ou les capteurs de position angulaire détectent le champ magnétique de la cible magnétique. À partir de l'arc polaire 47, on définit une longueur 48 de l'arc polaire 47 comme étant la dimension, mesurée autour de l'axe de révolution 400 de la cible magnétique 4, de la cible magnétique 4, contre laquelle s'étend le secteur angulaire délimité par l'arc polaire 47. En d'autres termes, la longueur 48 de l'arc polaire 47 est une portion du périmètre de la cible magnétique 4, comprise entre deux parois consécutives, et le long de laquelle le capteur de position angulaire 3 détecte le champ magnétique de cette même cible magnétique 4. En générant des courts-circuits magnétiques au niveau des inter-pôles, les parois modifient la forme temporelle de l’induction magnétique détectée par le capteur, au cours du fonctionnement.

La figure 5 fait également apparaître l'entrefer 44 précédemment défini, c'est- à-dire la dimension, mesurée selon une direction radiale par rapport à l'axe de révolution 400 de la cible magnétique 4, entre le capteur de position angulaire 3 et la surface de la cible magnétique 4 au regard de ce capteur de position. Il est à noter que dans le cas où le dispositif de détection 500 selon l'invention comporte plusieurs capteurs de position angulaire 3, ceux-ci sont avantageusement agencés à égale distance de la cible magnétique 4, de telle manière que l'entrefer 44 précité est constant.

Sur la figure 5 est également représenté un rayon 49 de la cible magnétique 4. Le rayon 49 est mesuré entre l'axe de révolution 400 de la cible magnétique 4 et la surface de cette dernière située au regard du ou des capteurs de position angulaire 3. Selon la configuration relative de la cible magnétique 4 et du ou des capteurs de position angulaire 3 plus particulièrement illustrée à la figure 5, le rayon 49 est mesuré entre l'axe de révolution 400 précédemment défini et la paroi intérieure 40 de la cible magnétique 4.

En référence à la figure 5, on définit enfin une épaisseur 51 des parois métalliques 5. L'épaisseur 51 d'une paroi métallique 5 est ici la dimension, mesurée radialement par rapport à l'axe de révolution 400 de la cible magnétique 4, de la paroi métallique 5 considérée.

Ces différentes grandeurs et, notamment, leurs proportions relatives, entrent en compte dans la mise au point électromagnétique du dispositif de détection 500 selon l'invention. Les figures 6a, 6b et 6c illustrent un avantage résultant de la mise en œuvre des parois métalliques 5 du dispositif de détection 500 selon l'invention. Le rapport 510 entre un angle d'ouverture 50 d'une paroi métallique et un pas polaire 46 de la cible magnétique est reporté en abscisse. En ordonnées, sont reportés les harmoniques prépondérants ainsi que le taux de distorsion harmonique de l’induction magnétique radiale détectée par un capteur de position angulaire 3 devant lequel la cible magnétique 4 considérée défile en rotation. En particulier, les harmoniques 3, 5 et 7, notés respectivement H3, H5 et H 7 (normalisés ici par l’harmonique 1 ou fondamental) sont examinés. Par « taux de distorsion harmonique du signal », noté TDH, on entend ici le taux de distorsion harmonique par rapport au fondamental, communément noté THD-f. Ce dernier est un bon indicateur de la qualité du signal.

Ces trois séries de courbes sont établies pour des dispositifs de détection 500 présentant

- des dimensions d'entrefers 44 identiques,

- des cibles magnétiques présentant des diamètres identiques (60 mm)

- des parois métalliques présentant des épaisseurs 51 identiques.

Ainsi, le seul paramètre qui varie est le nombre de paires de pôles de la cible. Pour la figure 6a, ce nombre est égal à un, pour la figure 6b, ce nombre est égal à cinq, et pour la figure 6c, il est égal à douze. Les figures 6a, 6b et 6c illustrent donc l’influence du ratio 510 (et donc de l’angle d’ouverture 50 des parois métalliques) sur les harmoniques prépondérants et le taux de distorsion harmonique de l’induction magnétique radiale détectée pour un nombre de paires de pôles variable.

Pour un angle d’ouverture 50 nul, c'est-à-dire en l’absence de toute paroi métallique 5, le dispositif de détection est un dispositif de l’art antérieur. Cette situation correspond à celle pour laquelle le ratio 510 est nul. Ainsi, sur la figure 6a, on peut lire des valeurs importantes des harmoniques H3, H5 et H 7, en l’absence de toute paroi métallique : de l’ordre de 35 %, 20 % et 15 % respectivement. On constate que la présence des languettes améliore considérablement le signal en faisant chuter ces valeurs. Il en est de même pour le taux de distorsion harmonique. Ainsi, pour un tel dispositif de détection, l’invention permet d’améliorer considérablement la mesure de la position angulaire du rotor.

On observe le même phénomène pour une cible comportant cinq paires de pôles (figure 6b). On observe également une amélioration liée à l’invention pour la cible comportant 12 paires de pôles (figure 6c), mais dans ce cas, l’amélioration est moindre : les valeurs des harmoniques et du taux de distorsion harmonique sont déjà assez faibles en l’absence de toute paroi métallique (de l’ordre du pourcent, voire moins). Dans ce cas, la présence des languettes est moins nécessaire.

On remarque en outre que les niveaux relatifs de chaque harmonique par rapport au fondamental sont plus élevés à la figure 6a, qu’à la figure 6b et à la figure 6b qu’à la figure 6c. Ainsi, plus le nombre de paires de pôles est élevé et plus les niveaux relatifs de chaque harmonique par rapport au fondamental sont réduits. Le taux de distorsion harmonique TDH, diminue également lorsque le nombre de paires de pôles augmente.

Ce phénomène est lié au fait que plus le nombre de paires de pôles augmente, plus le pas polaire 46 diminue, et plus les pôles génèrent dans l’entrefer des formes d’induction magnétique tendant vers une sinusoïde pure.

Ce phénomène est également observable lorsque le diamètre extérieur de la cible 4 change, dans la mesure où ce dernier impacte également la valeur du pas polaire 46 (non illustré ici).

Autrement dit, le nombre de paires de pôles et le diamètre extérieur de la cible 4 ont un impact sur l’efficacité des parois métalliques 5, en cela qu’ils modifient le rapport 510 entre l’angle d’ouverture 50 des parois et le pas polaire 46, pour une valeur de l’ouverture angulaire 50 des parois métalliques donnée. De plus, il ressort clairement des figures 6a, 6b et 6c que, quelle que soit la cible magnétique 4 considérée, il existe une plage de valeurs du rapport 510 précédemment défini pour laquelle tous les signaux harmoniques détectés sont minimaux ou proches de leur valeur minimale. Les valeurs minimales des harmoniques H3, H5 et H 7 ainsi que du taux de distorsion harmonique THD sont respectivement identifiées par les repères H3O, H5O, H7O, THDO sur la figure 6a ; H3O’, H5O’, H7O’, THDO’ sur la figure 6b et H3O”, H5O”, H7O” et THDO” sur la figure 6c.

Ainsi, pour la cible à une paire de pôles, la plage optimale PO se situe pour un ratio 510 compris entre 0.10 et 0.35, en fonction de l’harmonique considéré. Pour la cible comportant cinq paires de pôles, la plage optimale PO’ se situe pour un ratio compris entre 0.06 et 0.22. Enfin, pour la cible comportant douze paires de pôles, la plage optimale PO” se situe pour un ratio compris entre 0.025 et 0.14.

Ainsi, selon les caractéristiques des cibles considérées, la plage optimale de valeurs du rapport 510 se situe sensiblement entre 0.01 et 0.5, avec une plage préférentielle de 0.025 à 0.35. En d’autres termes, en fonction de la taille de la cible magnétique 4 et du nombre de paires de pôles qu’elle comporte, l’invention permet de réduire à leur minimum les harmoniques détectées dès lors que les parois métalliques 5 occupent, autour de l’axe de révolution 400 de la cible magnétique 4 considérée, un angle d’ouverture 50 des parois compris entre 1% et 50% du pas polaire 46 de la cible. L’invention atteint ainsi un autre des buts qu’elle s’était fixés.

Par ailleurs, on constate que tous les harmoniques ne sont pas influencés dans les mêmes proportions. Par exemple, pour cinq paires de pôles (figure 6b), l’harmonique H7 devient globalement négligeable devant les harmoniques H3 et H5. De même, pour 12 paires de pôles, les harmoniques H5 et H7 deviennent négligeables devant l’harmonique H3. Ainsi, la valeur du ratio 510 sera choisie pour réduire certains harmoniques jugés plus critiques que d’autres en fonction des applications.

Finalement, les valeurs optimales du ratio 510 varient en fonction du nombre de paires de pôles et du diamètre extérieur de la cible magnétique mais également en fonction du spectre harmonique recherché. D’autres grandeurs caractéristiques du dispositif de détection 500, non illustrées par les figures, permettent d’optimiser encore le signal généré par le ou les capteurs de position angulaire 3 du dispositif de détection 500 selon l’invention.

Ainsi, un rapport entre la longueur 48, précédemment définie, d’un arc polaire 47 découvert face au(x) capteur(s) 3, et un rayon 49 de la cible magnétique 4, sera avantageusement compris entre 0.2 et 3, et préférentiellement entre 0.2 et 0.6. En d’autres termes, la détection de position angulaire de la cible magnétique 4 autour de son axe de révolution 400 du rotor 1 par rapport au stator 2, sera optimale pour une longueur de l’arc polaire 47 découvert face au(x) capteur(s) 3 comprise entre 20% et trois fois le rayon 49 de la cible magnétique 4.

Enfin, un rapport entre l'entrefer 44 du dispositif de détection 500 selon l'invention et l'épaisseur 51 d’au moins une paroi métallique 5, sera avantageusement compris entre 2 et 14, préférentiellement entre 2 et 7. Autrement dit, la détection de position angulaire effectuée par le dispositif de détection 500 selon l'invention sera optimale pour un entrefer 44 grand devant l'épaisseur 51 des parois métalliques.

Il est à noter que les plages de valeurs indiquées pour les rapports précités sont à comprendre comme résultant également de la dispersion des tailles des cibles magnétiques 4 et la variabilité du nombre de paires de pôles magnétiques Nord, Sud, que ces cibles comportent. Néanmoins, l'invention permet, dans tous les cas, d'obtenir un signal de détection optimisé, atteignant ainsi les buts qu'elle s'était fixés.

Par la mise en œuvre des moyens qui viennent d'être décrits, l'invention permet donc la détection de la position angulaire d'un rotor 1 d'une machine électrique tournante 600 avec une précision accrue, notamment dans le cas où le rotor 1 présente un diamètre important, par exemple de l’ordre de 270 mm, ou un faible diamètre, par exemple 60 mm et un nombre peu élevé de paires de pôles magnétiques, par exemple 1 ou 5 paires de pôles. Par la mise en œuvre de ces moyens, l'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, à la détection de la position angulaire de rotors 1 de grand diamètre. L’invention telle qu’elle vient d’être décrite ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations exclusivement décrits et illustrés, et s’applique également à tous moyens ou configurations équivalents et à toute combinaison de tels moyens ou configurations.

Notamment, la cible magnétique 4 et le ou les capteurs de position angulaire 3 peuvent être agencés selon toute autre configuration, telle que la deuxième configuration radiale interne, ou selon une configuration radiale externe ou encore selon une configuration axiale.

Par exemple, dans la première configuration radiale externe, non représentée par les figures, la paroi intérieure 40 de la cible magnétique 4 est reçue contre une face extérieure de la paroi extérieure 453 du logement de réception 451, précédemment définis : la cible magnétique 4 se trouve ainsi à l'extérieur du logement de réception 451 précité, et elle se trouve, selon une direction radiale par rapport à l'axe de révolution 400 de la cible magnétique 4, entre la paroi extérieure 453 du logement de réception 451 et les capteurs de position angulaire 3. Les capteurs de position angulaire 3 sont donc comme dans le cas d'une configuration relative radiale interne, placés au regard d'une surface de la cible magnétique 4 sensiblement parallèle à l'axe de révolution 400 de cette dernière.

Dans la configuration relative axiale de la cible magnétique 4 et du ou des capteurs de position angulaire 3, illustrée à la figure 7, la cible magnétique 4 présente avantageusement la forme d'un disque percé placé contre une face intérieure du fond 454 du porte-cible 45, et les capteurs de position angulaire 3 sont agencés, selon une direction parallèle à l'axe de révolution 400 de la cible magnétique 4, au regard d'une surface de cet anneau perpendiculaire à l'axe de révolution commun 400, 450, précité. Le porte-cible présente ici, en coupe, la forme d’un L inversé. Autrement dit, il ne présente pas de paroi intérieure 452 (ou branche verticale interne).

Les figures 8a, 8b et 8c illustrent un autre mode de réalisation des parois métalliques selon l’invention. La figure 8a illustre plus particulièrement une bande de tôle 85 en acier à partir de laquelle des parois selon l’invention sont réalisées. Des fenêtres 81 sont réalisées dans cette bande 85 par découpe laser, emboutissage ou par découpe au jet d’eau, comme illustré à la figure 8b. La bande de tôle comporte à ce stade une couronne dite supérieure 82 et une couronne dite inférieure 83, et les parois métalliques 5. La bande 85 comporte aussi des découpes additionnelles 88, donnant naissance à des pions 84. Dans cet exemple de réalisation, les pions 84 sont réalisés dans le prolongement des parois métalliques 5, mais il pourrait en être autrement. La bande de tôle ainsi découpée est ensuite cintrée et ses deux extrémités 86, 87 sont soudées entre elles, formant ainsi une pièce ajourée 8 monobloc, comme illustrée à la figure 8c. Une telle pièce ajourée 8 peut-être fixée dans le porte-cible 45 aux pions 84, qui viennent s’insérer dans des trous complémentaires ménagés dans le fond 454 du porte-cible 45. La pièce ajourée 8 monobloc pourrait aussi ne pas comporter les pions 84 et être fixée par collage ou soudure de la couronne inférieure 83 sur le fond 454 du porte-cible 45. La figure 9 illustre un autre mode de réalisation d’une pièce ajourée 8. Les parois métalliques 5, sont ici reliées entre elles par la couronne supérieure 82 et la couronne inférieure 83. Plus précisément, chaque paroi métallique 5 comporte deux extrémités longitudinales 51 et 52, dites extrémité longitudinale supérieure 51 et extrémité longitudinale inférieure 52. La couronne supérieure 82 relie entre elles les extrémités longitudinales supérieures 51 des parois métalliques 5. La couronne inférieure 83 relie entre elles les extrémités longitudinales inférieures 52 des parois métalliques 5. La couronne supérieure 82 est surmoulée sur les extrémités longitudinales supérieures 51 des parois métalliques 5. La couronne inférieure 83 est surmoulée sur les extrémités longitudinales inférieures 52 des parois métalliques 5. La pièce ajourée 8 ainsi formée de la couronne supérieure 82, de la couronne inférieure 83 et des parois métalliques 5 est ensuite collée dans le porte-cible 45.

Pour les modes de réalisation illustrés en figures 8c et 9, la présence d’une seule couronne, la couronne supérieure 82 ou bien la couronne inférieure 83, suffit à la bonne mise en œuvre de l’invention. Par ailleurs, tout ce qui a été décrit précédemment concernant les figures 1 à 6, est applicable aux modes de réalisation décrits en figures 8c et 9, c'est-à-dire à la mise en œuvre selon laquelle les parois métalliques 5 sont issues d’une pièce ajourée 8.

L'invention s'applique donc à toute configuration relative de la cible magnétique 4 et des capteurs de position angulaire ainsi qu'à tout nombre, type ou configuration des capteurs de position angulaire 3, dans la mesure où ceux-ci sont fixes par rapport à la cible magnétique 4 entraînée en rotation par la rotation d'un rotor 1 d'une machine électrique tournante 600, et dans la mesure où les parois métalliques 5 précédemment décrites sont agencées dans l'entrefer 44 formé entre le ou les capteurs de position angulaire 3 et la surface de la cible magnétique qui défile au regard de ceux-ci.