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WO2015193562A1 - Moteur synchrone électromagnétique à flux magnétiques combinés axial et radial - Google Patents

Moteur synchrone électromagnétique à flux magnétiques combinés axial et radial Download PDF

Info

Publication number
WO2015193562A1
WO2015193562A1 PCT/FR2015/000120 FR2015000120W WO2015193562A1 WO 2015193562 A1 WO2015193562 A1 WO 2015193562A1 FR 2015000120 W FR2015000120 W FR 2015000120W WO 2015193562 A1 WO2015193562 A1 WO 2015193562A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
series
magnets
motor
rotor
windings
Prior art date
Application number
PCT/FR2015/000120
Other languages
English (en)
Inventor
Romain RAVAUD
Original Assignee
Whylot Sas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Whylot Sas filed Critical Whylot Sas
Publication of WO2015193562A1 publication Critical patent/WO2015193562A1/fr

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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic synchronous motor with axial and radial combined magnetic flux. More particularly, but not exclusively, this engine is a flat, lightweight engine with very high efficiency.
  • an example of such a motor 1a consists of at least one rotor 2a forming its rotating element and at least one stator 4a forming its element. fixed.
  • the rotor 2a may comprise at least one series of permanent magnets 5a and the stator 4a may comprise at least one series of coils 6a.
  • the or each series of magnets 5a has a thick circular arc shape.
  • the magnets are said to have axial flux because their magnetic field is orthogonal to the plane of the arc of the rotor disc 2a.
  • the center of the circular arc passes through the drive shaft 3a of the motor 1a or the electromagnetic generator.
  • a transverse flow motor has the following configuration: a stator with a single axial coil with several magnetic circuits, stirrups, orthoradial orientation and overlapping the coil, the rotor retaining its role of looping the magnetic flux but having magnets at the new configuration of stator brackets and coil.
  • a particular and expanding application for synchronous motors is intended for a flat motor.
  • Such a flat motor or motor wheel is similar to a rotary motor whose stator and the rotor are cut in a plane with a generation of magnetic flux most often axial.
  • the main advantage of this type of engine compared to conventional rotary engines is therefore to have a small footprint.
  • WO / 2011059162 discloses an axial flux permanent magnet motor or generator which combines an axial flow mode with a radial flow mode.
  • This motor or generator comprises a first and a second rotor each comprising at least one magnet, said magnets being installed in opposite directions, a first and a second stator each comprising a coil at each end of a core, face to face, said core comprising a fixing unit connected to its central part and fixed to an external anchoring support to interpose between the first rotor and the second rotor.
  • the engine or generator according to this document also comprises a yoke which is spaced apart from the magnets installed in the first and second rotors and which is connected to the first and second rotors from the inside to form a magnetic flux circuit.
  • such an engine or generator combines the advantages of an axial flow including the minimization of the flow of magnetic leaks and the advantages of a radial flow in terms of excitation effect by a counter-electromotive force.
  • the torque in a given place can be doubled, which gives a motor and a high efficiency generator.
  • US-A-2002/047433 discloses an electromagnetic motor or generator comprising a rotor which is not in the form of a disc integral with a median drive shaft but rather in the form of a cylinder having a housing in its middle longitudinal part.
  • This document also describes at least one stator, an air gap being defined between the rotor and the at least one stator, at least one series of permanent magnets being carried by the rotor and at least one series of associated windings being carried by said at least one a stator, said at least one series of magnets and a series of coils being positioned to create an axial magnetic flux with respect to the motor or generator, the rotor comprising at least one auxiliary series of permanent magnets cooperating with an auxiliary series of respective windings carried by said at least one stator or a portion integral with said at least one stator, the auxiliary magnetic flux created in operation by the auxiliary series of magnets and coils being a radial magnetic flux with respect to the motor or the generator .
  • the document US-A-2009/001831 describes an electromagnetic motor or generator comprising a rotor in the form of a disk integral with a median drive shaft, at least one stator, an air gap being defined between the rotor and the said rotor. at least one stator, at least one series of permanent magnets being carried by the rotor and at least one series of associated windings being carried by said at least one stator, said at least one series of magnets and a series of coils being positioned for creating an axial magnetic flux with respect to the motor or the generator, the rotor comprising at least one auxiliary series of permanent magnets cooperating with an auxiliary series of respective windings carried by said at least one stator or a portion secured to said at least one stator , the auxiliary magnetic flux created in operation by the auxiliary series of magnets and coils being a radial magnetic flux with respect to the motor or the generator Empress.
  • the gap is limited to the width of the rotor disc without description or suggestion to increase this gap otherwise than by increasing the width of the disc.
  • the auxiliary magnetic flux created in operation by the auxiliary series of magnets and coils for the creation of a radial magnetic flux is necessarily limited to the end portion of the rotor.
  • the problem underlying the present invention is to design a motor that can combine at least two types of magnetic flux during its operation taken among the axial flow, radial ensuring a high compactness to all while noticeably increasing the torque provided by the motor or being able to allow a high rotational speed of the rotor.
  • an electromagnetic motor or generator comprising a rotor in the form of a disk secured to a median drive shaft, at least one stator, an air gap being defined between the rotor and said rotor.
  • the rotor comprising at least one auxiliary series of permanent magnets cooperating with at least one auxiliary series of respective windings carried by said at least one stator or a portion integral with said at least one a stator, the auxiliary magnetic flux created in operation by the auxiliary series of magnets and coils being a radial magnetic flux with respect to the motor or the generator, characterized in that the rotor comprises an extra thickness carrying said at least one auxiliary series of magnets extending in the length of the excess
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of a longitudinal section of an axial flow synchronous motor or generator according to the state of the art
  • FIG. 2 is a schematic representation of a longitudinal section of an axial flow synchronous motor or generator according to a first embodiment of the present invention, this motor or generator combining axial flow with radial flux with the series of magnets. for the creation of the radial flow disposed at the periphery of the rotor,
  • FIG. 3 is a schematic representation of a longitudinal section of an axial flow synchronous motor or generator according to a first embodiment of the present invention, this motor or generator combining axial flow with radial flux with the series of magnets. for the creation of the radial flow disposed between the periphery and the drive axis of the rotor.
  • an axial flux synchronous synchronous motor or generator 1 comprises a rotor 2 in the form of a disk integral with a median drive shaft 3, at least one stator 4, an air gap being defined between the rotor 2 and at least one stator 4, more precisely between a series of windings carried by the stator 4 and a series of permanent magnets carried by the rotor 2.
  • At least one series of permanent magnets 5 is carried by the rotor 2 and at least one series of associated coils 6 is carried by each stator 4. Said at least one series of magnets 5 and a series of coils 6 are positioned to create an axial magnetic flux with respect to the motor 1 or the generator, therefore substantially parallel to the drive axis 3.
  • the rotor 2 comprises at least one auxiliary series of permanent magnets 7 cooperating with at least one auxiliary series of coils 8 carried by said at least one stator 4 or a portion secured to said at least one stator 4, the flow auxiliary magnet created in operation by said at least one auxiliary series of magnets 7 and at least one series of coils 8 being a radial magnetic flux with respect to the engine 1 or the generator.
  • the stator 4 may be unique in one part or comprise several fixed parts relative to each other. Said at least one stator 4 can remotely surround the rotor 2 and comprise at least one series of coils 6 on each side of the rotor 2 in order to create an axial magnetic flux between air gaps with respect to the engine 1 or the generator. In this case, there are two air gaps between the rotor 2 and the stator 4 or each part of the stator 4.
  • the rotor 2 comprises an excess thickness 9, 9a carrying said at least one auxiliary series of magnets 7 extending at least partially in the length of the excess thickness 9, 9a.
  • Said at least one stator 4 then carries at least the auxiliary series of coils 8 vis-à-vis the outer face of the extra thickness 9, 9a. There is thus created a third air gap between the auxiliary series of coils 8 and the auxiliary series of magnets 7 at the periphery of the rotor 2, in order to create a first radial magnetic flux with respect to the engine 1 or the generator.
  • the extra thickness 9 is on the outer periphery of the rotor 2 while in Figure 3, which the rotor 2 comprises an extra thickness 9a between said at least one series of permanent magnets 5 and the axis 3 of median training.
  • the extra thickness 9, 9a can be removably attached to the rotor being movable radially relative to the engine 1.
  • the auxiliary series of coils 8 is disposed laterally to and outside the rotor.
  • the stator 4 consisting of several parts or not, virtually surrounds the entire rotor 2.
  • the auxiliary series of coils 8 may be arranged laterally either closer to or further from the drive shaft 3 than the auxiliary series of magnets 7. In FIG. 3, it is this first position. which is shown.
  • the excess thickness 9, 9a advantageously extends perpendicularly to the plane of the rotor disk 2 on both sides of the rotor 2. Its length is calculated as a function of the electrical current flowing through the auxiliary series of windings 8 on the stator 4 and the magnetization force of the auxiliary series of magnets 7 that it carries.
  • the series of magnets and winding mentioned above may contain from one to several magnets or winding.
  • the series of magnets 5 may comprise two sets of magnets extending parallel in the length of the rotor 2.
  • said at least one series of magnets 5 may consist of a first sub-series of magnets cooperating with the series of coils 6 on one side of the rotor 2 and a second sub-series of magnets cooperating with the series of coils 6 on the other side of the rotor 2.
  • the magnets of the series of magnets 5 and the auxiliary series 7 can be mounted with their polarity reversed.
  • the magnets of the series of magnets 5 and the auxiliary series of magnets 7 can be mounted according to a Halbach structure.
  • magnets 5 to provide two sub-series each with a magnetic field facing a respective series of coils 6.
  • the rotor 2 may not have iron.
  • the permanent magnets of the series of magnets 5 and the magnets of the auxiliary series of magnets 7 can be chosen from ferrite magnets, rare-earth magnets such as neodymium-iron-boron magnets or samarium cobalt magnets, magnets based on aluminum, nickel or cobalt, with or without thermoplastic binder.
  • the magnets of the series of magnets 5 and the magnets of the auxiliary series of magnets 7 may be encapsulated in a thermosetting resin in the rotor 2.
  • the rotor 2 may be in the form of a disk containing no iron and have housings respectively receiving a permanent magnet of one of the sets of magnets 5, 7 that it door.
  • the permanent magnets are advantageously glued in their housing, for example at their four corners when they are square or rectangular.
  • the permanent magnet associated with a housing has a thickness substantially greater than or equal to that of the housing.
  • stator 4 in one piece or in several parts.
  • Said at least one series of coils 6 and, if appropriate, said at least one auxiliary series of coils 8 may advantageously have support means for the coils, said means not comprising iron.
  • the winding support means may be of plastic material, composite, ceramic or glass. These support means are advantageously in the form of teeth or notches.
  • the winding or windings of the winding series 6, 8 may be covered with a protective hoop at least on one or sides turned respectively to the series of magnets 5, 7 permanent.
  • This protective hoop can advantageously be formed by a ribbon heat-shrinkable, for example a layup of composite material based on glass fibers, this without this being limiting.
  • a conventional winding may consist of a good conductor wire wound on the support means advantageously flexible and elastically deformable.
  • the series of coils 6, 8 can also be embedded in any insulating binder, for example a resin, to ensure good electromagnetic insulation thereof.
  • a non-limiting embodiment of a winding or windings for an engine or a generator may comprise one or more windings in the form of a rigid branch, for example three rigid branches, which corresponds to the use of a three-phase current. This or these rigid branches are advantageously in one piece.
  • the or each of these rigid branches may be formed of slots, each slot comprising a vertex framed by at least one lateral segment at each of its ends and a base connecting the slot to an adjacent slot of the rigid branch, each lateral segment connecting a end portion of the apex at an end portion of the base. It can be provided several rigid branches entangled in each other.
  • a preferred application of the embodiments described below is for a so-called flat motor or generator.
  • Such an engine must make it possible to deliver the highest possible torque while having a very small footprint.
  • the possibility of combining an axial flow with a radial flow and in particular an axial poly-airstream flow with a radial polyenfelt flow gives such a motor or generator a high potential.
  • the engine comprises several concentric rotors with at least one rotor combining an axial flow with a radial flow.
  • the motor or the electromagnetic generator according to the present invention can be polyphase. In this case, it advantageously has at least one winding per phase of current.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

La présente invention porte sur un moteur (1) ou génératrice électromagnétique comprenant un rotor (2), au moins un stator (4), un entrefer étant défini entre rotor (2) et stator (4), au moins une série d'aimants (5) permanents étant portée par le rotor (2) et au moins une série de bobinages (6) associée étant portée par le stator (4), la série d'aimants (5) et la série de bobinages (6) étant positionnées pour créer un flux magnétique axial par rapport au moteur (1) ou à la génératrice, caractérisé en ce que le rotor (2) comprend au moins une série auxiliaire d'aimants (7) coopérant avec une série auxiliaire de bobinages (8) portée le stator (4), le flux magnétique auxiliaire créé par les séries auxiliaires d'aimants (7) et de bobinages (8) étant un flux magnétique radial.

Description

"Moteur synchrone électromagnétique à flux magnétiques combinés axial et radial "
La présente invention porte sur un moteur synchrone électromagnétique à flux magnétiques combinés axial et radial. Plus particulièrement mais non limitativement, ce moteur est un moteur plat, léger et à très haut rendement.
Selon l'état de la technique, comme il peut être vu à la figure 1 , un exemple d'un tel moteur 1a se compose d'au moins un rotor 2a formant son élément tournant et d'au moins un stator 4a formant son élément fixe. Le rotor 2a peut comprendre au moins une série d'aimants permanents 5a et le stator 4a peut comprendre au moins une série de bobinages 6a.
Quand la série ou les séries de bobinages 6a sont alimentées électriquement, le rotor 2a qui est fixé à l'arbre 3a d'entraînement du moteur 1a est soumis à un couple résultant du champ magnétique. Selon la direction du flux magnétique créé, un moteur est désigné comme étant de flux axial, radial ou transverse. L'exemple de la figure 1 montre un moteur 1a synchrone à flux axial.
Dans ce mode de réalisation, la ou chaque série d'aimants 5a présente une forme d'arc de cercle épais. Les aimants sont dits à flux axial car leur champ magnétique est orthogonal au plan de l'arc du disque formant rotor 2a. Le centre de l'arc de cercle passe par l'axe 3a d'entraînement du moteur 1a ou de la génératrice électromagnétique.
II existe aussi des moteurs synchrones à flux magnétique radial dirigé vers le centre du moteur et des moteurs synchrones à flux transverse. Un moteur à flux transverse présente la configuration suivante : un stator avec une unique bobine axiale avec plusieurs circuits magnétiques, des étriers, d'orientation orthoradiale et chevauchant la bobine, le rotor conservant son rôle de rebouclage du flux magnétique mais présentant des aimants à la nouvelle configuration des étriers statoriques et de la bobine.
Pour ces trois types de moteur synchrone, il a aussi été développé une structure multi-entrefers c'est-à-dire présentant au moins un stator entre deux rotors ou au moins un rotor entre deux stators. A la figure 1 , c'est cette dernière configuration qui est montrée avec une série de bobinages 6a du stator 4a placée de chaque côté du rotor 2a.
Une application particulière et en pleine expansion pour les moteurs synchrones se destine à un moteur plat. Un tel moteur plat ou moteur roue est similaire à un moteur rotatif dont le stator et le rotor sont découpés suivant un plan avec une génération de flux magnétique le plus souvent axial. Le principal avantage de ce type de moteur par rapport aux moteurs rotatifs classiques est donc de présenter un encombrement réduit.
En généralisant cela à tout moteur synchrone, de plus en plus les moteurs synchrones doivent remplir l'exigence de présenter un encombrement le plus réduit possible tout en fournissant la plus forte puissance possible.
Le document WO/2011059162 décrit un moteur ou générateur à aimants permanents à flux axial qui combine un mode de flux axial avec un mode à flux radial. Ce moteur ou générateur comporte un premier et un deuxième rotor comprenant chacun au moins un aimant, lesdits aimants étant installés dans des sens opposés, un premier et un deuxième stator comprenant chacun une bobine à chacune des extrémités d'un noyau, face à face, ledit noyau comprenant une unité de fixation reliée à sa partie centrale et fixée à un support externe d'ancrage à interposer entre le premier rotor et le deuxième rotor.
Le moteur ou générateur selon ce document comprend aussi une culasse qui est écartée des aimants installés dans les premier et deuxième rotors et qui est reliée aux premier et deuxième rotors par l'intérieur pour former un circuit de flux magnétique.
De ce fait, un tel moteur ou générateur associe les avantages d'un flux axial concernant notamment la minimisation du flux de fuites magnétiques et les avantages d'un flux radial en termes d'effet d'excitation par une force contre-électromotrice. De plus, en disposant de deux stators entre les aimants, le couple en un lieu donné peut être doublé, ce qui donne un moteur et un générateur à haut rendement.
Il est cependant souhaitable de simplifier la construction d'un tel moteur ou générateur afin de réduire son prix et son encombrement. Le document US-A-2002/047433 décrit un moteur ou une génératrice électromagnétique comprenant un rotor qui n'est pas sous forme d'un disque solidaire d'un axe d'entraînement médian mais est plutôt sous la forme d'un cylindre ayant un logement dans sa partie longitudinale médiane. Ce document décrit aussi au moins un stator, un entrefer étant défini entre le rotor et ledit au moins un stator, au moins une série d'aimants permanents étant portée par le rotor et au moins une série de bobinages associée étant portée par ledit au moins un stator, lesdites au moins une série d'aimants et une série de bobinages étant positionnées pour créer un flux magnétique axial par rapport au moteur ou à la génératrice, le rotor comprenant au moins une série auxiliaire d'aimants permanents coopérant avec une série auxiliaire de bobinages respective portée par ledit au moins un stator ou une portion solidaire dudit au moins un stator, le flux magnétique auxiliaire créé en fonctionnement par les séries auxiliaires d'aimants et de bobinages étant un flux magnétique radial par rapport au moteur ou à la génératrice.
Cependant, ce document ne peut pas être pris comme l'état de la technique le plus proche étant donné que, en plus de ne pas montrer un rotor sous la forme d'un disque, au moins la série d'aimants et la série de bobinages positionnées pour créer un flux magnétique axial par rapport au moteur ou à la génératrice servent à effectuer une poussée axiale sur le rotor.
Le document US-A-2009/001831 décrit un moteur ou une génératrice électromagnétique comprenant un rotor sous forme d'un disque solidaire d'un axe d'entraînement médian, au moins un stator, un entrefer étant défini entre le rotor et ledit au moins un stator, au moins une série d'aimants permanents étant portée par le rotor et au moins une série de bobinages associée étant portée par ledit au moins un stator, lesdites au moins une série d'aimants et une série de bobinages étant positionnées pour créer un flux magnétique axial par rapport au moteur ou à la génératrice, le rotor comprenant au moins une série auxiliaire d'aimants permanents coopérant avec une série auxiliaire de bobinages respective portée par ledit au moins un stator ou une portion solidaire dudit au moins un stator, le flux magnétique auxiliaire créé en fonctionnement par les séries auxiliaires d'aimants et de bobinages étant un flux magnétique radial par rapport au moteur ou à la génératrice.
En effet, dans ce document, l'entrefer est limité à la largeur du disque formant rotor sans description ou suggestion d'accroître cet entrefer autrement qu'en augmentant la largeur du disque. De plus, avec un tel positionnement comme prévu dans ce document de la série auxiliaire d'aimants coopérant avec la série de bobinages dudit au moins un stator, le flux magnétique auxiliaire créé en fonctionnement par les séries auxiliaires d'aimants et de bobinages pour la création d'un flux magnétique radial est forcément limité à la portion d'extrémité du rotor.
Le problème à la base de la présente invention est de concevoir un moteur qui puisse associer au moins deux types de flux magnétique lors de son fonctionnement pris parmi les flux axial, radial en garantissant une grande compacité à l'ensemble tout en augmentant notoirement le couple fourni par le moteur ou en pouvant permettre une vitesse de rotation élevée du rotor.
A cet effet, on prévoit selon l'invention un moteur ou une génératrice électromagnétique comprenant un rotor sous forme d'un disque solidaire d'un axe d'entraînement médian, au moins un stator, un entrefer étant défini entre le rotor et ledit au moins un stator, au moins une série d'aimants permanents étant portée par le rotor et au moins une série de bobinages associée étant portée par ledit au moins un stator, lesdites au moins une série d'aimants et une série de bobinages étant positionnées pour créer un flux magnétique axial par rapport au moteur ou à la génératrice, le rotor comprenant au moins une série auxiliaire d'aimants permanents coopérant avec au moins une série auxiliaire de bobinages respective portée par ledit au moins un stator ou une portion solidaire dudit au moins un stator, le flux magnétique auxiliaire créé en fonctionnement par les séries auxiliaires d'aimants et de bobinages étant un flux magnétique radial par rapport au moteur ou à la génératrice, caractérisé en ce que le rotor comprend une surépaisseur portant ladite au moins une série auxiliaire d'aimants s'étendant dans la longueur de la surépaisseur, ledit au moins un stator portant au moins la série auxiliaire de bobinages vis-à-vis d'une face longitudinale de la surépaisseur, afin de créer le flux magnétique radial par rapport au moteur ou à la génératrice.
Les revendications 2 à 15 décrivent des modes avantageux de réalisation de l'invention.
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 coupe longitudinale d'un moteur ou génératrice synchrone à flux axial selon l'état de la technique,
- la figure 2 est une représentation schématique d'une coupe longitudinale d'un moteur ou génératrice synchrone à flux axial selon une première forme de réalisation de la présente invention, ce moteur ou génératrice combinant flux axial avec flux radial avec la série d'aimants pour la création du flux radial disposée à la périphérie du rotor,
- la figure 3 est une représentation schématique d'une coupe longitudinale d'un moteur ou génératrice synchrone à flux axial selon une première forme de réalisation de la présente invention, ce moteur ou génératrice combinant flux axial avec flux radial avec la série d'aimants pour la création du flux radial disposée entre la périphérie et l'axe d'entraînement du rotor.
Les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l'invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier les dimensions des différentes pièces du moteur ou de la génératrice ne sont pas représentatives de la réalité.
La figure 1 a déjà été décrite dans la partie introductive de la présente demande.
En se référant aux figures 2 et 3, d'une manière générale, un moteur 1 ou génératrice électromagnétique synchrone à flux axial comprend un rotor 2 sous forme d'un disque solidaire d'un axe 3 d'entraînement médian, au moins un stator 4, un entrefer étant défini entre le rotor 2 et au moins un stator 4, plus précisément entre une série de bobinages portée par le stator 4 et une série d'aimants permanents portée par le rotor 2.
Ainsi, au moins une série d'aimants 5 permanents est portée par le rotor 2 et au moins une série de bobinages 6 associée est portée par chaque stator 4. Lesdites au moins une série d'aimants 5 et une série de bobinages 6 sont positionnées pour créer un flux magnétique axial par rapport au moteur 1 ou à la génératrice, donc sensiblement parallèle à l'axe 3 d'entraînement. Selon l'invention, le rotor 2 comprend au moins une série auxiliaire d'aimants 7 permanents coopérant avec au moins une série auxiliaire de bobinages 8 portée par ledit au moins un stator 4 ou une portion solidaire dudit au moins un stator 4, le flux magnétique auxiliaire créé en fonctionnement par lesdites au moins une série auxiliaires d'aimants 7 et au moins une série de bobinages 8 étant un flux magnétique radial par rapport au moteur 1 ou à la génératrice.
Ainsi, il est possible de combiner un flux axial avec un flux radial ce qui augmente le couple développé par le moteur 1 ou la génératrice.
Le stator 4 peut être unique en une seule partie ou comprendre plusieurs parties fixes l'une par rapport aux autres. Ledit au moins un stator 4 peut entourer à distance le rotor 2 et comporter au moins une série de bobinages 6 de chaque côté du rotor 2 afin de créer un flux magnétique axial poly entrefers par rapport au moteur 1 ou à la génératrice. Il y a dans ce cas création de deux entrefers entre le rotor 2 et le stator 4 ou chaque partie du stator 4.
Dans le mode de réalisation de l'invention montré aux figures 2 et 3, le rotor 2 comprend une surépaisseur 9, 9a portant ladite au moins une série auxiliaire d'aimants 7 s'étendant au moins partiellement dans la longueur de la surépaisseur 9, 9a. Ledit au moins un stator 4 porte alors au moins la série auxiliaire de bobinages 8 vis-à-vis de la face externe de la surépaisseur 9, 9a. Il y a donc création d'un troisième entrefer entre la série auxiliaire de bobinages 8 et la série auxiliaire d'aimants 7 à la périphérie du rotor 2, afin de créer un premier flux magnétique radial par rapport au moteur 1 ou à la génératrice.
A la figure 2, la surépaisseur 9 se trouve sur la périphérie externe du rotor 2 tandis qu'à la figure 3, lequel le rotor 2 comprend une surépaisseur 9a entre ladite au moins une série d'aimants 5 permanents et l'axe 3 d'entraînement médian.
De manière préférentielle mais non limitative, la surépaisseur 9, 9a peut être fixée de manière amovible sur le rotor en pouvant être déplacée radialement par rapport au moteur 1. Ceci permet une adaptation spécifique du moteur 1 à sa fonction comme précédemment indiqué. Il peut en être de même pour la série de bobinages 8 qui peut être mobile ou il peut y avoir deux ou plusieurs séries de bobinages dont seule la série ou les séries se trouvant à proximité de la surépaisseur 9, 9a est ou sont alimentées.
A la figure 2, la série auxiliaire de bobinages 8 se trouve disposée latéralement au et à l'extérieur du rotor. Le stator 4, constitué de plusieurs parties ou non, entoure pratiquement à distance tout le rotor 2.
A la figure 3, la série auxiliaire de bobinages 8 peut se trouver disposée latéralement soit plus proche soit plus éloignée de l'arbre 3 d'entraînement que la série auxiliaire d'aimants 7. A la figure 3, c'est cette première position qui est montrée.
Aux figures 2 et 3, la surépaisseur 9, 9a s'étend avantageusement perpendiculairement au plan du disque formant rotor 2, ceci des deux côtés du rotor 2. Sa longueur est calculée en fonction de l'intensité électrique parcourant la série auxiliaire de bobinages 8 sur le stator 4 et la force d'aimantation de la série auxiliaire d'aimants 7 qu'elle porte.
II convient de préciser que les séries d'aimants et de bobinage précédemment citées peuvent contenir de un à plusieurs aimants ou bobinage. Pour les modes de réalisation de la présente invention montrés aux figures 2 et 3, la série d'aimants 5 peut comprendre deux séries d'aimants s'étendant parallèlement dans la longueur du rotor 2.
De manière générale, selon une caractéristique de la présente invention, ladite au moins une série d'aimants 5 peut se composer d'une première sous-série d'aimants coopérant avec la série de bobinages 6 sur un côté du rotor 2 et une seconde sous-série d'aimants coopérant avec la série de bobinages 6 de l'autre côté du rotor 2.
Les aimants de la série d'aimants 5 et de la série auxiliaire 7 peuvent être montés avec leur polarité inversée.
Selon une autre disposition, les aimants de la série d'aimants 5 et de la série auxiliaire d'aimants 7 peuvent être montés selon une structure de Halbach.
Ceci permet d'établir, pour la série auxiliaire 7 d'aimants, un champ magnétique augmenté du côté tourné respectivement vers la série auxiliaire de bobinages 8, tandis que le champ magnétique est diminué ou annulé de l'autre côté et pour la série d'aimants 5 de prévoir deux sous-séries chacune avec un champ magnétique tourné vers une série respective de bobinages 6. Pour tous les modes de réalisation de la présente invention, le rotor 2 peut ne pas comporter de fer. Les aimants permanents de la série d'aimants 5 et les aimants de la série auxiliaire d'aimants 7 peuvent être choisis parmi les aimants ferrites, les aimants à base de terres rares comme des aimants néodyme-fer-bore ou des aimants samarium cobalt, des aimants à base d'aluminium, de nickel ou de cobalt, avec ou sans liant thermoplastique.
Dans un mode de réalisation de l'invention, les aimants de la série d'aimants 5 et les aimants de la série auxiliaire d'aimants 7 peuvent être encapsulés dans une résine thermodurcissable dans le rotor 2.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le rotor 2 peut être sous forme d'un disque ne contenant pas de fer et présenter des logements recevant respectivement un aimant permanent d'une des séries d'aimants 5, 7 qu'il porte. Les aimants permanents sont avantageusement collés dans leur logement, par exemple à leurs quatre coins quand ils sont de forme carrée ou rectangulaire. L'aimant permanent associé à un logement présente une épaisseur sensiblement supérieure ou égale à celle du logement.
Le fait que les aimants permanents soient respectivement associés à de tels logements permet de garantir la cohésion entre les aimants et le rotor 2, ceci notamment quand le rotor 2 tourne à vitesse élevée de rotation, ce qui peut entraîner le décollement des aimants par force centrifuge.
Le fait de ne pas comprendre de fer peut aussi être appliqué pour le stator 4 d'un seul tenant ou en plusieurs parties. Ladite au moins une série de bobinages 6 et, le cas échéant, ladite au moins une série auxiliaire de bobinages 8 peuvent présenter avantageusement des moyens de support pour les bobinages, lesdits moyens ne comportant pas de fer. Par exemple, les moyens de support des bobinages peuvent être en matériau plastique, composite, céramique ou en verre. Ces moyens de support sont avantageusement sous forme de dents ou d'encoches.
Avantageusement, aussi pour tous les modes de réalisation de l'invention, dans le moteur 1 ou la génératrice électromagnétique selon la présente invention, le ou les bobinages des séries de bobinage 6, 8 peuvent être recouverts d'une frette de protection au moins sur un ou des côtés tournés respectivement vers la série d'aimants 5, 7 permanents. Cette frette de protection peut avantageusement être formée par un ruban thermorétractable, par exemple un drapage de matériau composite à base de fibres de verre, ceci sans que cela soit limitatif.
Un bobinage classique peut consister en un fil métallique bon conducteur enroulé sur le moyen de support avantageusement souple et élastiquement déformable. Les séries de bobinages 6, 8 peuvent être aussi noyés dans tout liant isolant, par exemple une résine, pour assurer une bonne isolation électromagnétique de ceux-ci.
Une forme de réalisation non limitative d'un ou de bobinages pour un moteur ou une génératrice peut comprendre un ou des bobinages sous forme d'une branche rigide, par exemple trois branches rigides ce qui correspond à l'utilisation d'un courant triphasé. Cette ou ces branches rigides sont avantageusement d'un seul tenant.
La ou chacune de ces branches rigides peuvent être formées de créneaux, chaque créneau comprenant un sommet encadré par au moins un segment latéral à chacune de ses extrémités et une base raccordant le créneau à un créneau adjacent de la branche rigide, chaque segment latéral raccordant une partie d'extrémité du sommet à une partie d'extrémité de la base. Il peut être prévu plusieurs branches rigides enchevêtrées les unes dans les autres.
Une application préférentielle des modes de réalisation décrits ci- dessous est pour un moteur ou une génératrice dit plat. Un tel moteur doit permettre de délivrer un couple le plus fort possible en présentant un encombrement très réduit. La possibilité de combiner un flux axial avec un flux radial et notamment un flux axial poly-entrefers avec un flux radial poly- èntrefers confère à un tel moteur ou génératrice un fort potentiel.
Cependant il est aussi possible que le moteur comprenne plusieurs rotors concentriques avec au moins un rotor combinant un flux axial avec un flux radial.
Avantageusement, le moteur ou la génératrice électromagnétique selon la présente invention peut être polyphasé. Dans ce cas, il présente avantageusement au moins un bobinage par phase de courant.
L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.

Claims

REVENDICATIONS
Moteur (1 ) ou génératrice électromagnétique comprenant un rotor
(2) sous forme d'un disque solidaire d'un axe
(3) d'entraînement médian, au moins un stator (4), un entrefer étant défini entre le rotor (2) et ledit au moins un stator (4), au moins une série d'aimants (5) permanents étant portée par le rotor (2) et au moins une série de bobinages (6) associée étant portée par ledit au moins un stator (4), lesdites au moins une série d'aimants (5) et une série de bobinages (6) étant positionnées pour créer un flux magnétique axial par rapport au moteur (1 ) ou à la génératrice, le rotor (2) comprenant au moins une série auxiliaire d'aimants (7) permanents coopérant avec au moins une série auxiliaire de bobinages (8) respective portée par ledit au moins un stator (4) ou une portion solidaire dudit au moins un stator (4), le flux magnétique auxiliaire créé en fonctionnement par les séries auxiliaires d'aimants (7) et de bobinages (8) étant un flux magnétique radial par rapport au moteur (1 ) ou à la génératrice, caractérisé en ce que le rotor (2) comprend une surépaisseur (9, 9a) portant ladite au moins une série auxiliaire d'aimants (7) s'étendant dans la longueur de la surépaisseur (9, 9a), ledit au moins un stator (4) portant au moins la série auxiliaire de bobinages (8) vis-à-vis d'une face longitudinale de la surépaisseur (9, 9a), afin de créer le flux magnétique radial par rapport au moteur (1 ) ou à la génératrice.
Moteur (1 ) ou génératrice selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un stator (4) entoure au moins partiellement à distance le rotor (2) et comporte ladite au moins une série de bobinages (6) de chaque côté du rotor (2) afin de créer un flux magnétique axial qui soit poly entrefers par rapport au moteur (1 ) ou à la génératrice.
Moteur (1 ) ou génératrice selon la revendication précédente, dans lequel ladite au moins une série d'aimants (5) se compose d'une première sous- série d'aimants coopérant avec la série de bobinages (6) sur un côté du rotor (2) et une seconde sous-série d'aimants coopérant avec la série de bobinages (6) de l'autre côté du rotor (2).
4. Moteur (1 ) ou génératrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surépaisseur (9, 9a) est fixée de manière amovible sur le rotor en pouvant être déplacée radialement par rapport au moteur (1 ).
5. Moteur (1 ) ou génératrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rotor (2) comprend une surépaisseur (9) à sa périphérie externe.
6. Moteur (1 ) ou génératrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rotor (2) comprend une surépaisseur (9a) entre ladite au moins une série d'aimants (5) permanents et l'axe (3) d'entraînement médian.
7. Moteur (1 ) ou génératrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surépaisseur (9, 9a) s'étend perpendiculairement au plan du disque formant rotor (2).
8. Moteur (1 ) ou génératrice selon la revendication précédente, dans lequel les aimants de ladite au moins une série (5) et de ladite au moins une série auxiliaire d'aimants (7) sont montés selon une structure de Halbach, en établissant un champ magnétique augmenté du côté tourné respectivement vers ladite au moins une série de bobinages (6) associée pour la série d'aimants (5) et la série auxiliaire de bobinages (8) pour la série auxiliaire d'aimants (7) tandis que le champ magnétique est diminué ou annulé sur l'autre côté.
9. Moteur (1) ou génératrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rotor (2) ne comporte pas de fer.
10. Moteur (1 ) ou génératrice électromagnétique selon la revendication précédente, pour lequel les aimants permanents de ladite au moins une série d'aimants (5) et les aimants de ladite au moins une série auxiliaire d'aimants (7) sont choisis parmi les aimants ferrites, les aimants à base de terres rares comme des aimants néodyme-fer-bore ou des aimants samarium cobalt, des aimants à base d'aluminium, de nickel ou de cobalt, avec ou sans liant thermoplastique.
11. Moteur (1 ) ou génératrice selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel les aimants de ladite au moins une série d'aimants (5) et les aimants de ladite au moins une série auxiliaire d'aimants (7) sont encapsulés dans une résine thermodurcissable dans le rotor (2).
12. Moteur (1 ) ou génératrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une série de bobinages (6) et ladite au moins une série auxiliaire de bobinages (8) présentent des moyens de support pour les bobinages ne comportant pas de fer.
13. Moteur (1) ou génératrice selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de support des bobinages sont en matériau plastique, composite, céramique ou en verre.
14. Moteur (1 ) ou génératrice selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel les moyens de support sont sous forme de dents ou d'encoches.
15. Moteur (1 ) ou génératrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, lequel est un moteur ou une génératrice plat.
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