FR3110767A1 - Pôle d’aimant à plusieurs aimants unitaires de section variable - Google Patents

Abstract

Pôle d’aimant (10) à plusieurs aimants unitaires de section variable La présente invention concerne un pôle d’aimant (10) formé de plusieurs aimants unitaires allongés, orientés magnétiquement longitudinalement et s’étendant parallèlement entre une face avant et une face arrière du pôle d’aimant (10) en étant solidarisés entre eux. Un premier groupe d’aimants unitaires (4) présentent une section plus élevée ou une section de forme différente qu’au moins un deuxième groupe d’au moins un aimant unitaire (4a), les aimants unitaires (4) du premier groupe étant plus nombreux que ledit au moins un aimant unitaire (4a) dudit au moins un deuxième groupe. Figure de l’abrégé : FIGURE 3

Description

Pôle d’aimant à plusieurs aimants unitaires de section variable

Domaine technique de l'invention

La présente invention concerne un pôle d’aimant à plusieurs aimants unitaires de section variable. Ce ou ces pôles d’aimant sont avantageusement destinés à être logés dans une machine électromagnétique à flux axial.

La présente invention trouve une application avantageuse mais non limitative pour un moteur électromagnétique délivrant une forte puissance avec une vitesse de rotation du rotor élevée, ce qui est obtenu par des caractéristiques spécifiques du rotor et des aimants qu’il loge.

Un tel moteur peut être utilisé, par exemple, comme moteur électromagnétique en étant capable de tourner à hautes vitesses.

Art antérieur

Dans des applications à haute vitesse, il est nécessaire d’avoir une très bonne tenue mécanique de la partie tournante de la machine électromagnétique, c’est-à-dire le rotor, afin d’améliorer sa fiabilité.

Pour une machine électromagnétique à flux axial, le rotor comporte un corps sous forme d’un support discoïdal pour des aimants présentant deux faces circulaires reliées par une épaisseur, le disque étant fréquemment délimité entre une couronne externe formée par une frette et une périphérie interne délimitant un évidement pour un arbre de rotation.

Les aimants sont chacun maintenus dans le support discoïdal par des moyens de maintien, un intervalle étant laissé entre les aimants.

Pour les applications à haute vitesse, la conception du rotor dans un moteur à flux axial est délicate car les forces dues aux effets centrifuges entraînent des contraintes mécaniques assez importantes dans le rotor.

Par ailleurs, les pertes par courant de Foucault deviennent prépondérantes à la fois dans les aimants et également dans la partie rotorique lorsque celle-ci est réalisée avec des matériaux conducteurs de l’électricité.

Pour un rotor qui doit tourner à des vitesses de rotation élevées, le principal désavantage d’un moteur à forte vitesse de rotation réside dans la probabilité élevée de détachement de l’aimant ou des aimants du rotor ainsi que de casse au moins partielle du rotor. Le rotor d’un tel moteur doit donc être apte à supporter des vitesses de rotation élevées.

Une solution peut être de réaliser des maillages d’aimants unitaires allongés dans des structures fibreuses et résinées, de manière à réduire les courants de Foucault et d’utiliser un corps en matériau composite pour le rotor qui ne conduise pas l’électricité, idéalement un rotor en fibre de verre, avec une frette placée à la périphérie du rotor de manière à maintenir les forces dues aux effets centrifuges.

Le document FR-A-3 064 420 décrit un pôle d’aimant en trois dimensions constitué d’une pluralité d’aimants unitaires. Le pôle d’aimant intègre au moins un maillage présentant des mailles délimitant chacune un logement pour un aimant unitaire respectif, chaque logement présentant des dimensions internes justes suffisantes pour permettre une introduction d’un aimant unitaire en son intérieur tout en laissant un espace entre le logement et l’aimant unitaire rempli par une résine renforcée de fibres, les mailles étant en matériau isolant renforcé de fibres.

Il est aussi possible de coller les aimants unitaires entre eux directement sans interposition d’un maillage comme le montre le document FR-A-3 064 419, ceci notamment par collage des aimants entre eux.

De ces deux documents, il résulte que les aimants unitaires doivent être conformés pour occuper le plus de place possible à l’intérieur du pôle d’aimant en ne laissant que l’espace nécessaire à la colle ou au maillage pour assurer le maintien des aimants unitaires dans le pôle d’aimant.

En effet, le couple que doit fournir une machine électromagnétique est proportionnel à la surface d’aimants en interaction avec les champs magnétiques produits par le ou les stators de la machine. Une diminution de la surface d’aimants entraîne donc une diminution du couple et donc de la puissance de la machine.

Un remplissage optimal d’un pôle d’aimant par le plus grand nombre d’aimants unitaires n’est pas possible avec des aimants unitaires présentant la même section.

Le document FR-A-3 014 255 décrit un rotor discoïde comprenant une pluralité de pôles d'aimants disposés sur la partie périphérique du rotor autour d'un élément d'arbre ou moyeu.

Ces pôles d'aimants sont intégrés à un support ou cage en matériau isolant et rigide afin d'assurer la tenue mécanique de l'ensemble.

Le support composite n'enrobe les pôles d'aimants que sur leur surface latérale et n'enrobe le moyeu qu'au niveau de la périphérie de ce moyeu.

Dans ce document, il est utilisé des pôles d’aimants qui ne sont pas assimilables à des aimants unitaires d’un pôle d’aimant. Le support composite doit présenter une forme à escalier pour retenir les pôles d’aimant, ce qui diminue la surface disponible pour les aimants.

De plus, les pôles d’aimant s’étendent longitudinalement sensiblement dans un plan parallèle aux faces du rotor et non dans l’épaisseur du rotor.

Les pôles d’aimant peuvent présenter des longueurs différentes, ceci pour s’adapter à la configuration interne définie par le support composite.

Le problème à la base de ce document de l’état de la technique est relatif au maintien des pôles d’aimant dans le rotor et non à un accroissement du couple délivré du fait d’une augmentation du nombre d’aimants logés dans le rotor.

Inversement, le problème à la base de l’invention est d’augmenter la surface d’aimant porté par un rotor en concevant un pôle d’aimant comprenant le plus d’aimants unitaires possible, ce qui augmente le couple délivré par la machine électromagnétique équipée d’un rotor portant de tels pôles d’aimant.

A cet effet la présente invention concerne un pôle d’aimant formé de plusieurs aimants unitaires allongés, orientés magnétiquement longitudinalement et s’étendant parallèlement entre une face avant et une face arrière du pôle d’aimant en étant solidarisés entre eux, caractérisé en ce qu’un premier groupe d’aimants unitaires présentent une section plus élevée ou une section de forme différente qu’au moins un deuxième groupe d’au moins un aimant unitaire, les aimants unitaires du premier groupe étant plus nombreux que ledit au moins un aimant unitaire dudit au moins un deuxième groupe.

Le pôle d’aimant présente un volume et une configuration prédéterminés fixés par son utilisation ultérieure, c’est-à-dire son positionnement dans un rotor.

Pour une configuration prédéterminée donnée, il n’est pas toujours possible de réaliser un ensemble d’aimants unitaires le plus grand possible à l’intérieur du pôle d’aimant, étant donné que des aimants unitaires ne peuvent se loger dans l’espace restant au bord de l’ensemble d’aimants unitaires dans le pôle d’aimant.

La présente invention prévoit d’utiliser au moins deux groupes d’aimants unitaires. Le premier groupe, majoritaire, comprend des aimants avec une première section et/ou une première forme et le deuxième groupe, ou possiblement d’autres groupes supplémentaires, comprend un ou des aimants avec une autre section et/ou une autre forme, avantageusement une section plus petite.

Par exemple, il est possible mais non obligatoire d’utiliser dans le premier groupe des aimants unitaires de section carrée et un ou des aimants des autres groupes d’une autre forme de section ou d’une section différente pouvant s’insérer notamment aux bords de l’ensemble d’aimants unitaires. Ainsi le pôle d’aimant peut être rempli de plus d’aimants unitaires de différentes sections s’adaptant à la configuration que doit prendre le pôle d’aimant.

Une section plus petite ou une forme plus spécifique, par exemple triangulaire, d’un aimant unitaire du deuxième groupe que celle d’un aimant unitaire du premier groupe permet d’insérer cet aimant unitaire du deuxième groupe dans un espace dans lequel un aimant unitaire du premier groupe ne pourrait entrer.

C’est la forme ou les dimensions de la section des aimants unitaires qui joue un rôle et non pas leur longueur qui ne change pas. Les faces arrière et avant d’un tel pôle d’aimant sont destinées à affleurer chacune sur une des faces du rotor le portant et les longueurs des aimants unitaires peuvent s’étendre dans l’épaisseur du rotor.

Un rotor laisse des cavités pour l’insertion d’un pôle d’aimant respectif. Il s’ensuit que le pôle d’aimant ou chaque pôle d’aimant doit présenter une forme prédéterminée s’adaptant à la cavité.

Cette forme prédéterminée ne pouvait être remplie de manière optimale par des aimants unitaires d’un seul type de forme ou de dimension de section. La présente invention en proposant des aimants unitaires de diverses formes de section, par exemple carré, ovoïde, triangulaire, trapézoïdale ou autres, ces sections pouvant avoir des dimensions plus ou moins petites, permet d’adapter l’ensemble d’aimants unitaires ainsi constitué aux dimensions internes du pôle d’aimant de forme prédéterminée.

Avantageusement, les aimants unitaires sont solidarisés pour former un ensemble d’aimants, une section de l’ensemble d’aimants correspondant à une section de la face avant ou arrière du pôle d’aimant en lui étant inférieure de moins de 15%.

Deux exigences contradictoires doivent être remplies. La première exigence est d’assurer le maintien des aimants unitaires dans le ou chaque pôle d’aimant et la deuxième exigence est d’insérer dans le ou chaque pôle d’aimant le plus d’aimants unitaires possible. Il s’est avéré qu’un remplissage de l’intérieur du pôle d’aimants de plus de 85% était optimal pour répondre à ces deux exigences contradictoires.

Avantageusement, ledit au moins un aimant dudit au moins un deuxième groupe est inséré localement en périphérie de l’ensemble des aimants unitaires.

Cette caractéristique optionnelle et non obligatoire permet d’affiner le remplissage du pôle d’aimant en tenant compte de sa forme et en ajoutant des aimants unitaires de taille plus petite ou de forme mieux adaptée à la forme interne du pôle d’aimant.

Avantageusement, les aimants unitaires du premier groupe forment des séries d’aimant unitaires alignés selon deux directions perpendiculaires et les aimants unitaires dudit au moins un deuxième groupe, quand un nombre d’aimants unitaires dudit au moins un deuxième groupe est supérieur à un, forment des séries d’aimant unitaires alignés selon au moins une direction en étant associés ou non deux à deux perpendiculairement à ladite direction ou sont positionnés isolément dans le pôle d’aimant.

Ceci permet une meilleure tenue des aimants par quadrillage et une facilité de fabrication de l’ensemble d’aimants unitaires et en conséquence du pôle d’aimant logeant un tel ensemble.

Avantageusement, les aimants unitaires sont de forme ovoïde ou les sections des aimants unitaires sont de forme rectangulaire, carrée, triangulaire, circulaire, trapézoïdale ou polygonale, les formes dudit au moins un aimant unitaire dudit au moins un deuxième groupe étant différentes ou non des formes des aimants unitaires du premier groupe.

Il est possible d’utiliser de multiples configurations pour s’adapter à la forme interne du pôle d’aimant prédéterminée pour réaliser son insertion dans une cavité du rotor.

Les aimants unitaires peuvent ainsi être tous de la même forme, par exemple de section carrée plus ou moins petite, ou tous différents par exemple de section carrée, triangulaire ou ovoïde, étant donné qu’il peut exister plusieurs groupes d’aimants unitaires présentant des formes et des dimensions de section différentes.

Par exemple, le fait de coller face contre face des aimants unitaires en étant sous forme de parallélépipède peut concourir à leur désaimantation et ne permet pas un échange de chaleur avec l’extérieur des aimants unitaires. Ceci peut être évité en associant des aimants unitaires du premier groupe et des aimants unitaires d’un deuxième groupe ou d’un autre groupe.

En ce qui concerne un aimant ovoïde, en considérant un aimant unitaire en tant qu’élément élémentaire sous forme de plot, la forme idéale de ce plot est un ellipsoïde de révolution symétrique aussi appelé forme ovoïde, approximativement une sphère aplatie qui, de par sa topologie, est difficile à désaimanter car son champ magnétique relatif à l’aimantation est informe. Il n'y a en effet pas de champ tournant dans les coins.

Une association d’aimants unitaires parallélépipédiques de fabrication aisée avec des aimants ovoïdes peut s’avérer ainsi très avantageuse.

Avantageusement, les aimants unitaires sont collés entre eux au moins localement ou les aimants unitaires sont logés dans un maillage présentant des premières cavités correspondant aux sections des aimants unitaires du premier groupe et au moins des deuxièmes cavités correspondant aux sections des aimants unitaires dudit au moins un deuxième groupe.

Un maillage présente l’avantage de permettre un maintien préalable des aimants unitaires dans le pôle d’aimant et de renforcer leur maintien final en présentant le désavantage de diminuer légèrement la surface d’aimants unitaires disponible le pôle d’aimant.

Un collage des aimants unitaires entre eux, possiblement moins résistant qu’un collage associé à un maillage, offre cependant une certaine liberté étant donné que ce collage entre aimants unitaires ne peut être que partiel, ce qui présente des effets inattendus. Ceci peut être très avantageux pour des aimants unitaires poly-facettes longitudinales.

Dans ce cas, il n’est pas recherché à coller les aimants unitaires face contre face mais seulement localement sur les formes en retrait creusées dans chaque aimant unitaire et contenant alors de la colle, avantageusement sous forme de résine.

Ces zones de contact peuvent être ponctuelles, linéaires ou en arc de cercle selon le contour extérieur des aimants unitaires. C’est la colle contenue dans ces formes en retrait qui forme l’adhésion de deux aimants unitaires adjacents. On obtient ainsi comme aimants unitaires des "cristaux" associés entre eux qui ne sont pas liés sur toute la surface de facettes ou de faces longitudinales. Au contraire, des couches de résine et de colle viennent se substituer par exemple à au moins une extrémité longitudinale afin de construire un réseau maillé aux extrémités des plots poly-facettes en tant qu’aimants unitaires avec des zones de contact entre aimants limitées.

Avantageusement, le pôle d’aimant présente une forme extérieure avec des faces frontale et arrière de section trapézoïdale, triangulaire ou circulaire.

La forme extérieure du pôle d’aimant est principalement définie pour son insertion dans le rotor, fréquemment dans une cavité lui étant destinée.

Avantageusement, une couche de composite enrobe au moins partiellement le pôle d’aimant. Ceci renforce le pôle d’aimant ainsi constitué.

L’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’au moins un tel pôle d’aimant à partir d’un bloc d’aimant formant ébauche, le pôle d’aimant devant présenter une section prédéterminée, caractérisé en ce que l’ébauche est découpée selon plusieurs directions afin de délimiter, d’une part, des aimants unitaires du premier groupe et, d’autre part, au moins un aimant unitaire dudit au moins un deuxième groupe, les aimants unitaires étant solidarisés les uns aux autres par collage au moins local avec interposition ou non d’un maillage entre les aimants unitaires pour former un ensemble d’aimants unitaires formant pôle d’aimant.

La principale difficulté à laquelle est confrontée la fabrication d’un tel pôle d’aimant est l’adaptation de l’ensemble d’aimants unitaires à la forme prédéterminée que doit prendre le pôle d’aimant. Cette principale difficulté est résolue du fait que l’on part d’une ébauche présentant la forme que doit prendre l’ensemble d’aimants unitaires.

Au lieu de rajouter des aimants unitaires dans un ensemble pour l’adapter à la forme interne prédéterminée du pôle d’aimant diminuée d’un espace nécessaire pour assurer son maintien au moins par collage, la présente invention prévoit de partir d’une ébauche tenant compte de cette forme interne prédéterminée et de découper cette ébauche en aimants unitaires.

Il n’y a donc plus d’adaptation de l’ensemble d’aimants unitaires à la forme interne prédéterminée en fin de fabrication, l’ensemble d’aimants unitaires étant conçu à partir d’une ébauche tenant préalablement compte de cette forme interne prédéterminée du pôle d’aimant.

Ceci procure une facilité de fabrication et une réalisation d’un ensemble d’aimants unitaires bien adapté à la forme interne prédéterminée du pôle d’aimant. Il n’est pas nécessaire d’effectuer un remplissage du pôle d’aimant par mise en place successif d’aimants unitaires avec un positionnement des aimants unitaires difficiles à obtenir.

Au contraire, selon la présente invention, ces aimants unitaires sont directement obtenus lors de la découpe de l’ébauche et l’ensemble d’aimants unitaires est constitué juste après la découpe de l’ébauche.

Lors d’une même opération de découpe il est possible de fabriquer plusieurs pôles d’aimant simultanément, ces pôles d’aimant étant ensuite sectionnés les uns des autres selon une réalisation préférentielle de la présente invention.

Avantageusement, l’ébauche est préalablement configurée en dimensions et aussi découpée en aimants unitaires du premier groupe et en au moins un aimant unitaire du deuxième groupe afin que l’ensemble des aimants unitaires présente une section correspondant à une section de la face avant ou arrière du pôle d’aimant en lui étant inférieure de moins de 15%.

Avantageusement, le découpage se fait par fil, électroérosion, fraisage ou jet d’eau très haute pression.

Avantageusement, quand au moins deux pôles d’aimant sont fabriqués à partir de l’ébauche, l’ébauche découpée avec les aimants unitaires solidarisés est sectionnée en lesdits aux moins deux pôles d’aimant.

Ceci permet une simplification de la fabrication de plusieurs pôles d’aimant simultanément.

L’invention concerne enfin un rotor pour une machine électromagnétique à flux axial, caractérisé en ce qu’il loge au moins un tel pôle d’aimant, les aimants unitaires s’étendant axialement au rotor dans une épaisseur du rotor, le rotor étant sous la forme d’un disque avec la face avant dudit au moins un pôle d’aimant débouchant sur une face du disque et la face arrière dudit au moins un pôle d’aimant débouchant sur la face opposée du disque.

Avantageusement, une périphérie du rotor est formée par une couche de composite d’enrobage renforcée ou non de fibres.

Dans ce cas, il peut être associé trois formes d’enrobage ou de collage. Un premier collage assure la solidarisation des aimants unitaires entre eux. Un deuxième enrobage concerne un pôle d’aimant pris comme une entité et un troisième enrobage, avantageusement avec fibres de renforcement, concerne le rotor portant le ou les pôles d’aimant. Un tel rotor est donc solide mécaniquement et peut résister à des vitesses de rotation élevée tout en présentant une surface aimantée optimale.

Un autre avantage est que l’utilisation d’un pôle d’aimant avec de multiples aimants unitaires diminue la chaleur dégagée par rapport à un gros aimant de taille similaire. Il était alors possible d’utiliser des peaux ou disques de recouvrement sur les faces du rotor qui soient en composite au lieu d’être en fer, sans risque de destruction par la chaleur des peaux. Cependant le fractionnement du pôle d’aimant en de multiples aimants unitaires présentait le désavantage de diminuer la surface d’aimant utile et donc de diminuer le couple produit. Optimiser le remplissage d’un pôle d’aimant par le plus d’aimants unitaires possible comme le propose la présente invention permet donc d’utiliser des peaux de recouvrement plus légères tout en gardant le même couple fourni en augmentant le nombre d’aimants unitaires par pôle d’aimant. Des peaux plus légères vont aussi rendre le rotor plus efficient, ce qui procure une synergie au niveau du rendement de la machine électromagnétique équipée d’un tel rotor.

La présente invention concerne aussi une machine électromagnétique à flux axial comprenant au moins un tel rotor associé à au moins un stator, par exemple, sans que cela soit limitatif, une machine équipée de deux stators et d’un rotor ou de deux rotors entourés chacun par deux stators.

Brève description des figures

D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :

- la figure 1 est une représentation schématique d’une vue de face d’un rotor destiné à une machine électromagnétique à flux axial selon l’état de la technique, le rotor portant des pôles magnétiques constitués de plusieurs aimants unitaires, des espaces vides d’aimants unitaires subsistant dans chaque pôle d’aimant,

- la figure 2 montre un pôle d’aimants à plusieurs aimants unitaires selon une première forme de réalisation de la présente invention, un premier groupe d’aimants unitaires étant de section carrée et un deuxième groupe d’aimants unitaires étant des aimants unitaires de section circulaire, par exemple des aimants unitaires ovoïdes, la section des aimants du deuxième groupe étant inférieure à la section des aimants du premier groupe,

- la figure 3 montre une portion agrandie d’un rotor à branches selon une première forme de réalisation de la présente invention, le rotor logeant des pôles d’aimant identiques à celui montré à la figure 2,

- la figure 4 montre un pôle d’aimants à plusieurs aimants unitaires selon une deuxième forme de réalisation de la présente invention, un premier groupe d’aimants unitaires étant de section carrée et un deuxième groupe d’aimants unitaires étant de section triangulaire, la section des aimants du deuxième groupe étant inférieure à la section des aimants du premier groupe,

- la figure 5 montre une portion agrandie d’un rotor à branches selon une deuxième forme de réalisation de la présente invention, le rotor logeant des pôles d’aimant identiques à celui montré à la figure 4,

- la figure 6 montre un pôle d’aimants à plusieurs aimants unitaires selon une troisième forme de réalisation de la présente invention, un premier groupe d’aimants unitaires étant de section carrée ou rectangulaire et un deuxième groupe d’aimants unitaires étant de section rectangulaire, la section des aimants du deuxième groupe étant inférieure à la section des aimants du premier groupe,

- la figure 7 montre une portion agrandie d’un rotor à branches selon une troisième forme de réalisation de la présente invention, le rotor logeant des pôles d’aimant identiques à celui montré à la figure 6.

Toutes les figures sont à prendre en combinaison et il peut être fait référence lors de la description d’une figure à des références se trouvant sur une des autres figures.

Un seul aimant unitaire d’un premier ou d’un deuxième groupe est référencé aux figures mais ce qui est énoncé pour cet aimant unitaire est valable pour tous les aimants unitaires du même groupe. Il en va de même pour un seul pôle d’aimant référencé aux figures 1, 3, 5 et 7.

Description détaillée de l'invention

En se référant à la figure 1, cette figure 1 montre un rotor 1a selon l’état de la technique. Le rotor 1a présente des branches 3 intercalant entre elles un pôle d’aimant 10a constitué de plusieurs aimants unitaires 4 polygonaux. Un tel rotor 1a sert dans un moteur ou une génératrice électromagnétique, avantageusement à flux axial.

Le rotor 1a, avantageusement sensiblement circulaire sous forme de couronne, présente un corps comportant un moyeu 2 interne concentrique à un axe central 7 de rotation du rotor 1a ou axe médian longitudinal du rotor 1a. Des branches 3 s’étendent radialement dans le rotor 1a par rapport à l’axe central 7 de rotation à partir du moyeu 2 interne vers une frette 8 formant un pourtour externe circulaire du rotor 1a.

Le moyeu 2 et les branches 3 sont d’un même tenant et forment un corps de rotor 2, 3. Au moins un pôle d’aimant 10a comprenant une pluralité d’aimants unitaires 4 de petite taille est logé dans chaque espace délimité entre deux branches 3 adjacentes.

A cette figure 1, il est visible que, dans le pôle d’aimant 10a, subsiste des espaces vides d’aimants unitaires. Un de ces espaces est référencé 11 à la figure 1 mais il existe bien entendu plusieurs de ces espaces dans chaque pôle d’aimant 10a. Ces espaces 11 sont remplis de moyens de solidarisation des aimants unitaires 4 entre eux et diminuent le pouvoir magnétique de chaque pôle d’aimant 10a.

En se référant aux figures 2 à 7, la présente invention concerne un pôle d’aimant formé de plusieurs aimants unitaires 4, 4a à 4g allongés, orientés magnétiquement longitudinalement et s’étendant parallèlement entre une face avant et une face arrière du pôle d’aimant en étant solidarisés entre eux et en pouvant être perpendiculaires aux faces avant et arrière.

Les faces avant et arrière sont destinées à être portées par une face respective d’un rotor sous forme de disque, les aimants unitaires s’étendant en longueur dans l’épaisseur du rotor.

Un ou des gros aimants sont ainsi décomposés en une pluralité de petits ou micro-aimants. Un aimant de dimensions importantes est sujet à des pertes par courants de Foucault plus importantes que son équivalent en petits ou micro-aimants. L’utilisation de petits aimants ou de micro-aimants permet donc de réduire ces pertes qui sont préjudiciables au fonctionnement du rotor.

Ceci était connu de l’état de la technique le plus proche.

Selon l’invention, un premier groupe d’aimants unitaires 4 présentent une section plus élevée ou une section de forme différente qu’au moins un deuxième groupe d’au moins un aimant unitaire 4a à 4g. Les aimants unitaires 4 du premier groupe sont plus nombreux que le ou les aimants unitaires 4a à 4g du deuxième groupe ou de groupes autres que le premier groupe.

Ceci permet d’obtenir un ensemble d’aimants unitaires avec des dimensions et une forme les plus proches de la forme interne du pôle d’aimant que l’on souhaite obtenir. En utilisant des aimants unitaires 4 du premier groupe, il n’aurait pas été possible de compléter l’ensemble qui aurait alors dépassé les dimensions requises de la forme interne du pôle d’aimant 10.

Il convient cependant de garder libre dans le pôle d’aimant 10 lors de sa fabrication un espace suffisant pour assurer le maintien des aimants unitaires entre eux, qu’ils soient du premier ou d’un autre groupe.

Les aimants unitaires 4, 4a à 4g peuvent ainsi être solidarisés pour former un ensemble d’aimants, une section de l’ensemble d’aimants correspondant à une section de la face avant ou arrière du pôle d’aimant 10 en lui étant inférieure de moins de 15%.

Ainsi, les aimants unitaires 4, 4a à 4g occupent pratiquement plus de 85% du pôle d’aimant 10. Le pourcentage de 85% dépend du ou des moyens de solidarisation employés et des spécifications que doit remplir le rotor, par exemple être capable de tourner à des vitesses très élevées auquel cas, l’espace réservé aux moyens de solidarisation, principalement un moyen de collage et/ou un maillage, peut être augmenté pour solidifier le rotor.

Le ou les aimants unitaires 4a à 4g du deuxième groupe ou de groupes autres que le premier groupe peuvent être insérés localement en périphérie de l’ensemble des aimants unitaires. Ceci est montré aux figures mais n’est pas obligatoire. De même toutes les formes de réalisation montrées aux figures 2 à 7 ne sont pas limitatives et il peut exister d’autres formes de réalisation.

Par exemple, aux figures 2 à 7, les autres groupes d’aimants unitaires que le premier groupe sont positionnés vers la périphérie du pôle d’aimant 10 mais ceci, bien qu’avantageux, n’est pas obligatoire. Ces autres groupes peuvent aussi bien être répartis dans le pôle d’aimant 10 et même scindés en sous-groupes répartis différemment dans le pôle d’aimant 10.

Aux figures 2 à 7, les aimants unitaires 4 du premier groupe sont montrés avec une section rectangulaire ou carrée mais ceci, bien que préféré, n’est pas obligatoire.

Aux figures 2 et 3, les aimants unitaires 4 du premier groupe sont de section carrée et les aimants unitaires 4a du deuxième groupe sont de section circulaire. Ces aimants unitaires 4a du deuxième groupe peuvent par exemple être ovoïdes ou cylindriques.

Aux figures 4 et 5, les aimants unitaires 4 du premier groupe sont de section carrée et les aimants unitaires 4b du deuxième groupe sont de section triangulaire.

Ces aimants unitaires 4b du deuxième groupe peuvent par exemple être groupés deux à deux pour former une section rectangulaire, avantageusement carrée, ou pris isolément comme il est montré vers une pointe du pôle d’aimant 10 à la figure 5.

Aux figures 6 et 7, les aimants unitaires 4 du premier groupe sont de section rectangulaire ou carrée et il y plus de deux groupes d’aimants unitaires. Il est possible de distinguer cinq groupes d’aimants unitaires 4c, 4d, 4e, 4f et 4g en plus du premier groupe d’aimants unitaires 4, un seul aimant unitaire étant référencé par groupe.

Il est aussi possible de considérer que le premier groupe peut se scinder en deux sous-groupes, un sous-groupe comprenant des aimants unitaires de section carrée, ce sous-groupe étant placé vers le milieu de la largeur et en parties haute et basse dans la longueur du pôle d’aimant 10 à la figure 6 et un autre sous-groupe comprenant des aimants unitaires de section rectangulaire, ce sous-groupe étant placé au milieu de la largeur et de la longueur du pôle d’aimant 10, c’est-à-dire dans la partie centrale du pôle d’aimant 10.

Les aimants unitaires 4c, 4d, 4e, 4f et 4g des cinq groupes sont de section rectangulaire plus petite que celle des aimants unitaires 4 du premier groupe en décroissant plus le groupe autre que le premier groupe se rapproche des bords de l’ensemble d’aimants unitaires 4, 4c à 4g ainsi formé.

Certains des aimants unitaires 4c, 4d, 4e, 4f et 4g d’un même groupe autre que le premier groupe peuvent être tronqués par rapport aux aimants unitaires du même groupe afin de mieux s’adapter à la configuration interne que doit présenter le pôle d’aimant 10 les contenant.

Comme montré aux figures 2 à 7 et en se référant à ces figures prises en combinaison, les aimants unitaires 4 du premier groupe peuvent former des séries d’aimant unitaires alignés selon deux directions perpendiculaires.

Quand un nombre d’aimants unitaires 4a à 4g du deuxième groupe ou de groupes autres que le premier groupe est supérieur à un, les aimants unitaires 4a à 4g du deuxième groupe ou de groupes autres que le premier groupe, peuvent former des séries d’aimant unitaires alignés selon au moins une direction, en étant ou non groupés deux à deux comme montré aux figures 4 et 5 ou être logés individuellement dans l’ensemble d’aimants unitaires.

Les aimants unitaires 4, 4a à 4g de tous les groupes peuvent être de forme ovoïde ou les sections des aimants unitaires 4, 4a à 4g peuvent être de forme rectangulaire, carrée, triangulaire, circulaire, trapézoïdale ou polygonale.

Dans tous les cas, les formes du ou des aimants unitaires 4a à 4g du deuxième groupe ou de groupes autres que le premier groupe peuvent être différentes ou non des formes des aimants unitaires 4 du premier groupe.

Dans une première configuration optionnelle, les aimants unitaires 4, 4a à 4g de tous les groupes peuvent être collés entre eux au moins localement.

Dans une deuxième configuration optionnelle, les aimants unitaires 4, 4a à 4g de tous les groupes peuvent être logés dans un maillage présentant des premières cavités correspondant aux sections des aimants unitaires 4 du premier groupe et au moins des deuxièmes cavités correspondant aux sections des aimants unitaires 4a à 4g du deuxième groupe ou de groupes autres que le premier groupe.

Le pôle d’aimant 10 peut présenter une forme extérieure avec des faces frontale et arrière de section trapézoïdale, triangulaire ou circulaire. Ceci n’est pas limitatif. Aux figures 2 à 7, il est montré une face frontale trapézoïdale.

Une couche de composite peut enrober au moins partiellement le pôle d’aimant 10 pour le renforcer.

L’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’au moins un tel pôle d’aimant 10 à partir d’un bloc d’aimant formant ébauche, le pôle d’aimant 10 devant présenter une section prédéterminée.

Dans le procédé, l’ébauche est découpée selon plusieurs directions afin de délimiter, d’une part, des aimants unitaires 4 du premier groupe et, d’autre part, au moins un aimant unitaire 4a à 4g du deuxième groupe ou de groupes autres que le premier groupe.

Les aimants unitaires 4, 4a à 4g sont ensuite solidarisés les uns aux autres par collage au moins local avec interposition ou non d’un maillage entre les aimants unitaires 4, 4a à 4g pour former un ensemble d’aimants unitaires formant pôle d’aimant 10. Le maillage n’est pas préféré, étant donné que les aimants unitaires 4, 4a à 4g sont déjà positionnés dans l’ensemble des aimants unitaires car provenant de l’ébauche ainsi découpée.

L’ébauche peut être préalablement configurée en dimensions et aussi découpée en aimants unitaires 4 du premier groupe et en au moins un aimant unitaire 4a à 4g du deuxième groupe afin que l’ensemble des aimants unitaires présente une section correspondant à une section de la face avant ou arrière du pôle d’aimant 10 en lui étant inférieure de moins de 15%.

Le découpage peut se faire par fil, électroérosion, fraisage ou jet d’eau très haute pression.

Dans une forme de réalisation préférentielle, quand au moins deux pôles d’aimant 10 sont fabriqués à partir de l’ébauche, l’ébauche découpée avec les aimants unitaires 4, 4a à 4g solidarisés est sectionnée en lesdits aux moins deux pôles d’aimant 10.

Les dimensions et la forme de l’ébauche tient donc compte des dimensions et des formes d’au moins deux pôles d’aimant 10 fabriqués simultanément.

L’invention concerne enfin un rotor 1 pour une machine électromagnétique à flux axial. Ce rotor 1 est identique à un rotor de l’état de la technique montré à la figure 1 à la différence qu’il comprend des pôles d’aimant 10 tel que décrit précédemment et dont certains sont illustrés aux figures 2 à 7.

Le rotor 1 loge au moins un tel pôle d’aimant 10, les aimants unitaires 4, 4a à 4g s’étendant axialement au rotor 1 dans une épaisseur du rotor 1.

Le rotor 1 est sous la forme d’un disque avec la face avant dudit au moins un pôle d’aimant 10 débouchant sur une face du disque et la face arrière dudit au moins un pôle d’aimant 10 débouchant sur la face opposée du disque.

A la figure 1, il est décrit un rotor 1a à branches 3 et cerclé d’une frette 8 mais ces caractéristiques sont seulement optionnelles. Ceci vaut aussi pour le moyeu 2.

De manière avantageuse mais non limitative, une périphérie du rotor 1 peut être formée par une couche de composite d’enrobage renforcée ou non de fibres, insérant ou non une peau de recouvrement pour chaque face du rotor 1.

Le rotor 1 peut faire partie d’une machine électromagnétique à flux axial, associé à un ou plusieurs stators. Il peut y avoir aussi plusieurs rotors dans la machine électromagnétique.

L’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemples.

Claims (14)

1. Pôle d’aimant (10) formé de plusieurs aimants unitaires (4, 4a à 4g) allongés, orientés magnétiquement longitudinalement et s’étendant parallèlement entre une face avant et une face arrière du pôle d’aimant (10) en étant solidarisés entre eux, caractérisé en ce qu’un premier groupe d’aimants unitaires (4) présentent une section plus élevée ou une section de forme différente qu’au moins un deuxième groupe d’au moins un aimant unitaire (4a à 4g), les aimants unitaires (4) du premier groupe étant plus nombreux que ledit au moins un aimant unitaire (4a à 4g) dudit au moins un deuxième groupe.
2. Pôle d’aimant (10) selon la revendication précédente, dans lequel les aimants unitaires (4, 4a à 4g) sont solidarisés pour former un ensemble d’aimants, une section de l’ensemble d’aimants correspondant à une section de la face avant ou arrière du pôle d’aimant (10) en lui étant inférieure de moins de 15%.
3. Pôle d’aimant (10) selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un aimant (4a à 4g) dudit au moins un deuxième groupe est inséré localement en périphérie de l’ensemble des aimants unitaires (4, 4a à 4g).
4. Pôle d’aimant (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les aimants unitaires (4) du premier groupe forment des séries d’aimant unitaires alignés selon deux directions perpendiculaires et les aimants unitaires (4a à 4g) dudit au moins un deuxième groupe, quand un nombre d’aimants unitaires (4a à 4g) dudit au moins un deuxième groupe est supérieur à un, forment des séries d’aimant unitaires alignés selon au moins une direction en étant associés ou non deux à deux perpendiculairement à ladite direction ou sont positionnés isolément dans le pôle d’aimant (10).
5. Pôle d’aimant (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les aimants unitaires (4, 4a à 4g) sont de forme ovoïde ou les sections des aimants unitaires (4, 4a à 4g) sont de forme rectangulaire, carrée, triangulaire, circulaire, trapézoïdale ou polygonale, les formes dudit au moins un aimant unitaire (4a à 4g) dudit au moins un deuxième groupe étant différentes ou non des formes des aimants unitaires (4) du premier groupe.
6. Pôle d’aimant (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les aimants unitaires (4, 4a à 4g) sont collés entre eux au moins localement ou les aimants unitaires (4, 4a à 4g) sont logés dans un maillage présentant des premières cavités correspondant aux sections des aimants unitaires (4) du premier groupe et au moins des deuxièmes cavités correspondant aux sections des aimants unitaires (4a à 4g) dudit au moins un deuxième groupe.
7. Pôle d’aimant (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, lequel présente une forme extérieure avec des faces frontale et arrière de section trapézoïdale, triangulaire ou circulaire.
8. Pôle d’aimant (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une couche de composite enrobe au moins partiellement le pôle d’aimant (10).
9. Procédé de fabrication d’au moins un pôle d’aimant (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes à partir d’un bloc d’aimant formant ébauche, le pôle d’aimant (10) devant présenter une section prédéterminée, caractérisé en ce que l’ébauche est découpée selon plusieurs directions afin de délimiter, d’une part, des aimants unitaires (4) du premier groupe et, d’autre part, au moins un aimant unitaire (4a à 4g) dudit au moins un deuxième groupe, les aimants unitaires (4, 4a à 4g) étant solidarisés les uns aux autres par collage au moins local avec interposition ou non d’un maillage entre les aimants unitaires (4, 4a à 4g) pour former un ensemble d’aimants unitaires formant pôle d’aimant (10).
10. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l’ébauche est préalablement configurée en dimensions et aussi découpée en aimants unitaires (4) du premier groupe et en au moins un aimant unitaire (4a à 4g) du deuxième groupe afin que l’ensemble des aimants unitaires (4, 4a à 4g) présente une section correspondant à une section de la face avant ou arrière du pôle d’aimant (10) en lui étant inférieure de moins de 15%.
11. Procédé selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel le découpage se fait par fil, électroérosion, fraisage ou jet d’eau très haute pression.
12. Procédé selon l’une quelconque des trois revendications précédentes, dans lequel, quand au moins deux pôles d’aimant (10) sont fabriqués à partir de l’ébauche, l’ébauche découpée avec les aimants unitaires (4, 4a à 4g) solidarisés est sectionnée en lesdits aux moins deux pôles d’aimant (10).
13. Rotor (1) pour une machine électromagnétique à flux axial, caractérisé en ce qu’il loge au moins un pôle d’aimant (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, les aimants unitaires (4, 4a à 4g) s’étendant axialement au rotor (1) dans une épaisseur du rotor (1), le rotor (1) étant sous la forme d’un disque avec la face avant dudit au moins un pôle d’aimant (10) débouchant sur une face du disque et la face arrière dudit au moins un pôle d’aimant (10) débouchant sur la face opposée du disque.
14. Rotor selon la revendication précédente, dans lequel une périphérie du rotor (1) est formée par une couche de composite d’enrobage renforcée ou non de fibres.