EP3516755A1 - Manchon et arbre de machine electrique - Google Patents

Manchon et arbre de machine electrique

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Publication number
EP3516755A1
EP3516755A1 EP17768849.6A EP17768849A EP3516755A1 EP 3516755 A1 EP3516755 A1 EP 3516755A1 EP 17768849 A EP17768849 A EP 17768849A EP 3516755 A1 EP3516755 A1 EP 3516755A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sleeve
shaft
torque transfer
electric machine
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17768849.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Guy Diemunsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut Vedecom
Original Assignee
Institut Vedecom
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 Institut Vedecom filed Critical Institut Vedecom
Publication of EP3516755A1 publication Critical patent/EP3516755A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
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    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
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    • H02K5/1732—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
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    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/227—Heat sinks

Definitions

  • the field of the present invention is that of electrical machines, preferably rotating, such as generators or motors. More particularly, these electrical machines are intended to be installed on vehicles, especially automobiles, such as road vehicles or trains. These electrical machines are for example used to set the vehicle in motion.
  • Rotating electrical machines such as generators or motors comprise a stator and a rotor. Coils forming coils are mounted on the stator and, for example, permanent magnets are attached to the rotor.
  • the rotor is rotatable by means of a shaft. When the electric machine is a generator, the rotational movement of the rotor facing the stator coils can generate electrical energy and when the electric machine is a motor, rotating the rotor through the coils generates mechanical energy.
  • the first part delimits at least one internal chamber and comprises at least one means for placing in communication a medium surrounding the sleeve and the internal chamber.
  • the invention allows both to create a fluid passage between the sleeve and the shaft of the electric machine so as to cool an inner portion of the sleeve, and correlatively an internal volume of the shaft of the electric machine.
  • the passage of the fluid allows convection cooling of the sleeve and the shaft of the electrical machine to which it is connected.
  • the communication means allow to create a passage for the cooling fluid, so as to allow a circulation of cooling fluid between the surrounding environment of the sleeve located outside thereof and the internal chamber of the muff.
  • the first part comprises a plurality of torque transfer walls delimiting the internal chamber, of which at least two adjacent torque transfer walls are separated by at least one means of communication.
  • the torque transfer walls ensure the transmission of the force while delimiting the internal chamber.
  • the communication means is at least one notch.
  • At least one torque transfer wall comprises a shoulder configured to form a longitudinal abutment with respect to the shaft.
  • the shoulder is provided on an inner face of the torque transfer wall.
  • the inner face being the face of the sleeve located in or facing the inner chamber.
  • the inner face is the face of the sleeve being located closest to the axis of rotation of the sleeve.
  • At least one torque transfer wall extends longitudinally along an axis of rotation of the sleeve and from a base of the sleeve.
  • the torque transfer walls are regularly distributed angularly about an axis of rotation of the sleeve, an angular sector for a number N of torque transfer walls being equal to 360 / N. For example, if the sleeve includes four transfer walls torque, the angular sector is equal to 90 degrees, so each torque transfer wall is arranged every 90 degrees.
  • the second part takes the form of a journal extending along an axis of rotation of the sleeve adapted to receive a rotation bearing of the electric machine.
  • the sleeve is made of steel. Thus, the sleeve can transfer the torque and support the rotational bearings while being lightened by the presence of the communication means.
  • the at least one communication means opens radially from the first portion relative to an axis of rotation of the sleeve.
  • the communication means takes the form of a radial notch extending in an angular sector around the axis of rotation of the sleeve.
  • the invention also relates to a hollow shaft for an electric machine comprising:
  • a central portion configured to receive a rotor of the electric machine
  • At least one end portion configured to cooperate with at least one sleeve, characterized in that at least one end portion comprises on an outer periphery at least one groove for cooperating with the sleeve.
  • the shaft comprises at least one longitudinal rib extending inside the internal volume and parallel to an axis of rotation of the shaft.
  • the shaft is made of aluminum.
  • the aluminum hollow shaft has good heat transfer properties and offers ease of manufacture, especially for extrusion manufacturing.
  • the invention also relates to an assembly for an electric machine, characterized in that it comprises at least one sleeve as defined above and a hollow shaft such as than previously defined and whose internal volume is in communication with the internal chamber of the sleeve.
  • the groove of the shaft cooperates with a contact portion of the torque transfer wall of the sleeve.
  • four grooves on the outer periphery of the shaft cooperate with four torque transfer walls of the sleeve.
  • the cooperation of throats and torque transfer walls is understood as an assembly.
  • the torque transfer walls of the sleeve are assembled with the grooves of the shaft by crimping, brazing, pressing or gluing.
  • the contact portion of the torque transfer wall is housed in the groove.
  • An outer face of at least one torque transfer wall of the sleeve is flush with an outer surface of the shaft.
  • the outer face is the face of the sleeve located in the surrounding environment of the sleeve. In other words, the outer face is the face of the sleeve furthest from the axis of rotation of the sleeve.
  • the outer surface is the surface of the tree located in the surrounding environment of the tree. In other words, the outer surface is the surface of the shaft farthest from the axis of rotation of the shaft.
  • the axis of rotation of the sleeve and the axis of rotation of the shaft are here combined. Thus, once assembled, the assembly does not present external asperities at their joint junction.
  • An inner face of at least one torque transfer wall of the sleeve is flush with an inner surface of the shaft.
  • the inner face is the face of the sleeve located in the inner chamber. In other words, the inner face is the face of the sleeve being located closest to the axis of rotation of the sleeve.
  • the inner surface is the surface of the tree located in the internal volume of the tree. In other words, the inner surface is the surface of the shaft closest to the axis of rotation of the shaft.
  • the invention also relates to an electric machine characterized in that it comprises at least one sleeve as defined above or a tree as defined above or an assembly as previously defined. According to one embodiment, the electric machine is cooled by a cooling fluid passing at least by the means of communication of the sleeve.
  • FIG. 1 is a side view of a sleeve according to the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of the sleeve according to the present invention
  • FIG. 3 is a front view of the sleeve according to the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of an assembly according to the present invention comprising a shaft cooperating with two sleeves of FIG. 1;
  • FIG. 5 is a sectional view of the assembly of FIG. 4;
  • FIG. 6 is a perspective view of a hollow shaft according to the present invention.
  • FIG. 7 is a partial section of an electric machine according to the invention equipped with the assembly of Figure 4.
  • the relative notions such as “internal” or “external” are defined with respect to an axis of rotation R.
  • the axis of rotation R is defined as the axis around which the sleeve and the shaft rotate. .
  • the notion of "internal” according to this reference means that the element considered is located or is directed radially towards the inside of the sleeve and / or the shaft, while approaching the axis of rotation R, whereas the notion of "external” according to this reference means that the element considered is located or is directed radially outwardly of the sleeve and / or the shaft, away from the axis of rotation R.
  • a longitudinal axis is defined as the axis in which the sleeve and / or the shaft extends in its length, the longitudinal axis and the axis of rotation R then being merged.
  • Figure 1 shows a sleeve 1 comprising a first portion 3 configured to cooperate with an electric machine shaft and a second portion 5 configured to cooperate with a rotational bearing of the electric machine.
  • a base 9 is formed between the first part 3 and the second part 5 and connects them, the base forming part of the first part 3 and / or the second part 5.
  • the sleeve 1 comprising the first part 3, the base 9 and the second part 5 are monobloc, preferably from the same material.
  • the first part 3 of the sleeve 1 comprises torque transfer walls 8.
  • the torque transfer walls 8 are separated from each other by communication means 6.
  • the communication connection means 6 are example notches, a notch corresponding to a notch, that is to say a removal of material of a portion of the sleeve 1 resulting from a molding or machining.
  • two adjacent torque transfer walls 8, that is to say each located in the immediate vicinity of one another, are separated by a single notch 6a.
  • each communication means 6 open radially relative to the axis of rotation R of the sleeve 1. More particularly, each communication means 6 is delimited by an angular sector originating on the axis of rotation R of the sleeve 1. and being delimited by two straight lines radial to the axis of rotation R of the sleeve 1.
  • the first part 3 extends over a length less than a length of the second part 5.
  • the second part 5 may be shorter than the first part 3 in order to to ensure a connection with a bearing or a rotational bearing or be longer than the first part 3 to provide a mechanical connection with a gearbox, for example.
  • the outer diameter of the base 9 is identical to the outer diameter of a circle in which the transfer walls 8 are inscribed.
  • the diameter of the second portion 5 is smaller than the diameter of the first portion 3.
  • An outer face of the second part is an area capable of carrying a rotation means, such as a bearing as evoked below.
  • the communication means 6, in particular in the form of a notch, extends longitudinally, forming here a cut-out in a ring which forms the first part 3.
  • FIG. 2 shows that all of the torque transfer walls 8, here four in number, delimit an internal chamber 4.
  • the internal chamber 4 communicates with the surrounding medium of the sleeve 1 via the means of setting in communication 6.
  • four notches 6a, 6b, 6c and 6d make it possible to create four passages for a cooling fluid between the surrounding medium of the sleeve 1 and the internal chamber 4.
  • These cooling fluid passages allow to convection cooling the sleeve 1 and the shaft of the electrical machine to which the sleeve is connected.
  • the communication means 6 may take any other form than notches while allowing a circulation of the cooling fluid between the surrounding environment of the sleeve 1 and the internal chamber 4.
  • each wall transfer of torque 8 has an outer face 80 coincides with at least a portion of an outer face 90 of the base 9.
  • the torque transfer walls 8 are located at the outer periphery of the base 9 and the outer faces 80 of the torque transfer walls 8 are flush with the perimeter of the base 9.
  • the outer faces 80, 90 of the torque transfer walls 8 and the base 9 are the faces located in the surrounding environment of the sleeve 1. Otherwise said, the outer faces 80, 90 of the torque transfer walls 8 and the base 9 are the faces furthest from the axis of rotation R of the sleeve 1.
  • Each torque transfer wall 8 extends longitudinally along the axis of rotation R of the sleeve 1 from the base 9 of the sleeve 1, opposite to the second portion 5 with respect to the base 9.
  • base 9 being of cylindrical shape
  • the torque transfer walls 8 are distributed angularly around the axis of rotation R, for example in a regular manner.
  • the angular distribution or angular sector for a number N of torque transfer walls 8 corresponds to 360 / N.
  • each torque transfer wall 8 is disposed every 90 degrees of the base 9 around the axis of rotation R.
  • the torque transfer walls 8 extend peripherally on the base 9 in a circular curvature C rotating around the axis of rotation R.
  • the circular curvature C here follows the outer perimeter of the base 9.
  • each torque transfer wall 8 comprises at least one shoulder 82 forming a longitudinal stop against which the shaft of the electric machine is supported.
  • This shoulder 82 is formed on an internal face 84 of the torque transfer wall 8.
  • the inner face 84 is here the face of the torque transfer wall 8 which delimits the internal chamber 4.
  • the inner face 84 is the face of the wall of torque transfer 8 being located closer to the axis of rotation R of the sleeve 1.
  • Such a shoulder 82 is formed by a reduction in the thickness of the torque transfer wall 8, at its free end, of so as to form a bottom wall 83 against which the shaft is able to come into abutment, this bottom wall 83 being an embodiment of the longitudinal stop.
  • Such a shoulder 82 has a curved shape and is bordered by a curved face of a torque transfer wall 8.
  • This curved face is intended to come into contact with the shaft and extends peripherally along the wall
  • This curved face forms a contact portion 85 intended to cooperate with the shaft.
  • This contact portion 85 extends from a free end of the torque transfer wall 8 to the bottom wall 83.
  • the second portion 5 of the sleeve 1 takes the form of a journal 50 which extends from the base 9 along the axis of rotation R of the sleeve 1 and in a direction opposite to the walls
  • This trunnion 50 is configured to cooperate with a rotation bearing of the electric machine.
  • the sleeve 1 provides the mechanical connection between the shaft of an electric machine and the rotation bearing of the electric machine.
  • the second part 5, here taking the form of a pin 50 is full. By this is meant that the second part 5 is not hollow, that it does not include an orifice or a chamber. This makes it possible to mechanically strengthen the sleeve 1.
  • the sleeve 1 is for example made of metal.
  • the sleeve 1 is made of steel.
  • the steel forms a good compromise to allow both the sleeve 1 to transfer the torque, to support the rotational bearings and to be hollowed out to allow the flow of cooling fluid from its external environment to the internal chamber 4 through the means of setting in communication 6, and vice versa.
  • FIGS. 4 and 5 show an assembly 10 for an electrical machine comprising a shaft 2 on which two sleeves 1 are mounted, in particular at each longitudinal end of this shaft 2.
  • the external faces 80, 90 respectively of the transfer walls torque 8 and the base 9 of the sleeve 1 are flush with an outer surface 20 of the shaft 2.
  • the assembly 10 does not have external asperities.
  • the inner faces 84 of the torque transfer walls 8 of the sleeve 1 are flush with an internal surface 21 of the shaft 2.
  • four grooves 23 (visible in FIG. on the outer periphery of the shaft 2 each cooperate with the four torque transfer walls 8 of the sleeve 1, more precisely with the contact portion 85 of the torque transfer walls 8 formed by the curved face which borders the shoulder 82
  • the co-operation of the grooves 23 and the contact portions 85 form an assembly connecting the sleeve 1 to the shaft 2.
  • the contact portions 85 of the sleeve 1 are assembled with the grooves 23 of the shaft 2 by crimping, soldering, pressing or gluing.
  • the contact portion 85 of the torque transfer wall 8 is housed in the groove 23.
  • the bottom wall 83 of the shoulder 82 is in abutment against an end wall 25 of the shaft 2, as is apparent from FIG. 5. It is thus generated a longitudinal position of the sleeve 1 with respect to the shaft 2, in the form of a longitudinal stop.
  • an abutment can intervene by a support between an end face 15 of the sleeve 1 and a flank 27 which delimits the groove 23 in a radial plane, as can be seen in FIG. 6.
  • the shaft 2 is hollow and comprises an internal volume 28 allowing the passage for the cooling fluid from the inner chamber 4 of the first sleeve 1 to another internal chamber 4 of the second sleeve 1.
  • the shaft 2, visible in Figure 6, comprises a central portion 22 configured to receive an electric machine rotor and end portions 24 on which the sleeves 1 can be mounted to form the assembly 10.
  • the portions of ends 24 comprise on an outer periphery the grooves 23 intended to cooperate with the sleeve 1. More specifically, the grooves 23 have a shape complementary to the contact portions 85 and open on the end wall 25 of the shaft 2. This wall end 25 extends in a radial plane orthogonal to the axis of rotation R.
  • the grooves 23 extend longitudinally along the axis of rotation R.
  • the length of the grooves 23 corresponds substantially to the length of the contact portions 85 of the sleeve 1.
  • the circular end wall here has a diameter identical to a diameter of the base 9.
  • the grooves 23 extend peripherally in a curvature similar to the circular curvature C, around the axis of rotation R, the curvature C in this case the perimeter of the end wall 25.
  • the width of the grooves 23 corresponds substantially to the width of the contact portions 85 of the sleeve 1.
  • the shaft 2 comprises in its internal volume 28 ribs 26 which extend therein. These ribs 26 extend longitudinally parallel to the axis of rotation R of the shaft 2, between each of the longitudinal ends of the shaft 2. These ribs 26 also extend radially about the axis of rotation R These ribs 26 increase the contact surface between the inner wall of the shaft 2 and the cooling fluid circulating in the internal volume 28. They therefore act as heat sinks and thus participate in a complementary manner to the cooling of the electric machine. .
  • the shaft is made of a metallic material.
  • the shaft 2 is preferably made of aluminum or an aluminum alloy.
  • aluminum in addition to having good heat transfer properties, provides ease of manufacture of the shaft 2, in particular for extrusion manufacturing.
  • the cooling fluid which circulates in the passages formed by the communication means 6 of the sleeve 1, and then by the hollow shaft 2, may just as well be a liquid as a gas.
  • FIG. 7 shows an electric machine 100 comprising the assembly 10.
  • the electric machine 100 comprises, in addition to the two sleeves 1 and the shaft 2, a rotor 101 which can be rotated by the shaft 2, as well as a stator 102.
  • An air gap 103 exists between the stator 102 and the rotor 101 forming a second cooling fluid passage for cooling the electric machine 100.
  • the stator 102 is formed by a stack of laminations on which windings are mounted forming a plurality of coils (not shown here).
  • the coils have coil heads and each coil head protrudes longitudinally from the stack of the stator laminations 102, along the axis of rotation R of the sleeve 1.
  • Each stator plate 102 may optionally comprise at least one fin of cooling 104 from its outer periphery and thus allowing cooling of the outer face of the stator 102, especially when the electric machine 100 comprises a third cooling fluid passage for cooling.
  • the electric machine 100 may comprise at least one flange 105 disposed at a longitudinal end of the stator 102.
  • the electric machine 100 comprises two flanges 105 each disposed at a longitudinal end of the stator 102.
  • Each flange 105 maintains the shaft 2 rotating the rotor 101 via the sleeve 1 and the rotational bearing 106, the latter may for example be a ball bearing.
  • the electrical machine 100 further comprises a liner 107 covering the flanges 105 and the stator 102.
  • the overlap is along the axis of rotation R of the rotor 1, in which the electric machine 100 also extends.
  • the liner 107 is also not pressed against the cooling fins 104 of the stator 102. This contributes to the third passage of cooling fluid, in particular by allowing a circulation of the latter between the cooling fins 104 and the liner 107.
  • a propeller 108 may be placed at a longitudinal end of the electric machine 100.
  • the propeller 108 When the electric machine 100 comprises two flanges 105, the propeller 108 is positioned against one of these two flanges 108 and can be rotated through the journal 50 of the sleeve 1.
  • the flange 105 for receiving the propeller 108 comprises spacers defining peripherally and transversely to the rotation axis R of the openings allowing the circulation of the air flow in the electrical machine 100.
  • the opposite flange 105 can itself t be open in order to allow an air outlet to the outside of the electrical machine 100, or be closed in order to generate a flow of U-shaped fluid, for example a flow of air, in the electric machine 100.
  • a closed flange In the case of a closed flange, it comprises peripheral openings for the circulation of the U-shaped air flow, thus allowing the air to form a loop loop inside the electrical machine 100 and then out the side where is located the propeller 108, in particular by the impulse thereof.
  • the helix may be configured to be rotated by an electric actuator independent of the electric machine.
  • independent means that the electric actuator is mechanically independent of the electric machine.
  • the electric actuator of the propeller 108 is fixed on the flange 105 of the electric machine 100, in particular by being placed between the flange 105 and the propeller 108.
  • a flow of air flows in the electric machine 100 in a first direction, that is to say in a direction where the air is moving away from the propeller 108 and towards the inside of the machine. electric machine 100.
  • This air flow circulates, for example, in the first fluid passages formed through the sleeves 1 via the communication means 6, thereby cooling the sleeve 1 by passing through the internal chamber 4 and then through the tree 2 of the electric machine 100 circulating in the internal volume 28, for example along the longitudinal ribs 26.
  • This air flow then flows into the inner chamber 4 of the opposite sleeve 1 and can then flow into the air gap 103 situated between the rotor 101 and the stator 102 or take the third fluid passage located between the sleeve 107 and the stator 102, the third passage in which the fins 104 of the stator 102 extend.
  • the flow of air can exit directly from the electrical machine following a so-called "I" circulation parallel to the axis of rotation R of the rotor 101 of the machine 100.
  • the air flow can be entering the electrical machine 100 while circulating along the outer face of the stator 102, then return to the propeller 108 through the sleeves 1 and the shaft 2.
  • the invention described according to its various embodiments thus makes it possible to derive an important performance from an electric propulsion machine of a vehicle, in particular an automobile, while maintaining a limited space requirement which makes it possible to dispose the electric machine on the vehicle and to limit its weight. At the same size or weight, the performance of the electric machine is increased because its cooling is reinforced.

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Abstract

L'invention concerne un manchon (1) assurant une liaison mécanique entre un arbre d'une machine électrique et un palier de rotation de la machine électrique (100) comprenant : - une première partie (3) configurée pour coopérer avec l'arbre de la machine électrique, - une deuxième partie (5) configurée pour coopérer avec le palier de rotation, caractérisé en ce que la première partie (3) délimite au moins une chambre interne (4) et comprend au moins un moyen de mise en communication (6) entre un milieu environnant le manchon (1) et la chambre interne (4). Application aux véhicules automobiles.

Description

MANCHON ET ARBRE DE MACHINE ELECTRIQUE
La présente invention revendique la priorité de la demande française 1658872 déposée le 21 septembre 2016 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
Le domaine de la présente invention est celui des machines électriques, de préférence tournantes, telles que des générateurs ou des moteurs. Plus particulièrement, ces machines électriques sont destinées à être installées sur des véhicules, notamment automobiles, comme par exemple des véhicules routiers ou des trains. Ces machines électriques sont par exemple employées pour mettre en mouvement le véhicule.
Les machines électriques tournantes telles que des générateurs ou des moteurs, comprennent un stator et un rotor. Des enroulements formant des bobines sont montés sur le stator et, par exemple, des aimants permanents sont fixés au rotor. Le rotor est mobile en rotation par l'intermédiaire d'un arbre. Lorsque la machine électrique est un générateur, le mouvement en rotation du rotor face aux bobines du stator permet de générer une énergie électrique et lorsque la machine électrique est un moteur, la mise en rotation du rotor par le biais des bobines génère une énergie mécanique.
Dans le cas où ces machines électriques sont utilisées pour mettre en mouvement un véhicule électrique, il convient de minimiser le poids de tous les éléments embarqués sur le véhicule car ce poids impacte directement l'autonomie d'une source électrique chargée d'alimenter la machine électrique de propulsion du véhicule. Cette recherche de réduction de poids se traduit par une optimisation de la compacité de cette machine électrique, tout en conservant le même niveau de performance.
Cette situation conduit à une augmentation de la densité de chaleur produite par la machine électrique. Il convient donc de la refroidir pour éviter une surchauffe pouvant engendrer une réduction des performances, voire une destruction de la machine électrique.
L'invention résout ce problème technique en proposant un manchon assurant une liaison mécanique entre un arbre d'une machine électrique et un palier de rotation de la machine électrique comprenant :
- une première partie configurée pour coopérer avec l'arbre de la machine électrique,
- une deuxième partie configurée pour coopérer avec le palier de rotation, caractérisé en ce que la première partie délimite au moins une chambre interne et comprend au moins un moyen de mise en communication entre un milieu environnant le manchon et la chambre interne.
Ainsi, l'invention permet à la fois de créer un passage de fluide entre le manchon et l'arbre de la machine électrique de manière à refroidir une portion interne du manchon, et corrélativement un volume interne de l'arbre de la machine électrique. Le passage du fluide permet un refroidissement par convection du manchon et de l'arbre de la machine électrique auquel il est relié.
Plus précisément, les moyens de mise en communication permettent de créer un passage pour le fluide de refroidissement, de sorte à autoriser une circulation de fluide de refroidissement entre le milieu environnant du manchon situé à l'extérieur de celui-ci et la chambre interne du manchon.
Selon différentes caractéristiques de l'invention prises seules ou en combinaison, on pourra prévoir que :
- la première partie comprend une pluralité de parois de transfert de couple délimitant la chambre interne, dont au moins deux parois de transfert de couple adjacentes sont séparées par au moins un moyen de mise en communication. Les parois de transfert de couple assurent la transmission de l'effort tout en délimitant la chambre interne.
- Le moyen de mise en communication est au moins une encoche.
- Au moins une paroi de transfert de couple comprend un épaulement configuré pour former une butée longitudinale à l'égard de l'arbre.
- L'épaulement est ménagé sur une face interne de la paroi de transfert de couple. La face interne étant la face du manchon située dans ou en regard de la chambre interne. Autrement dit, la face interne est la face du manchon se situant au plus proche de l'axe de rotation du manchon. - Au moins une paroi de transfert de couple s'étend longitudinalement selon un axe de rotation du manchon et à partir d'une embase du manchon.
- Les parois de transfert de couple sont régulièrement réparties angulairement autour d'un axe de rotation du manchon, un secteur angulaire pour un nombre N de parois de transfert de couple étant égal à 360/N. Par exemple, si le manchon comprend quatre parois de transfert de couple, le secteur angulaire est égal à 90 degrés, ainsi chaque paroi de transfert de couple est disposée tous les 90 degrés.
- La deuxième partie prend la forme d'un tourillon s'étendant selon un axe de rotation du manchon apte à recevoir un palier de rotation de la machine électrique. - Le manchon est réalisé en acier. Ainsi, le manchon peut transférer le couple et supporter les paliers de rotation tout en étant allégé par la présence des moyens de mise en communication.
- L'au moins un moyen de mise en communication débouche radialement de la première partie, par rapport à un axe de rotation du manchon. Selon un exemple de réalisation, le moyen de mise en communication prend la forme d'une encoche radiale s'étendant dans un secteur angulaire autour de l'axe de rotation du manchon.
- La deuxième partie est pleine.
L'invention a également pour objet un arbre creux pour machine électrique comprenant :
- un volume interne,
- une portion centrale configurée pour recevoir un rotor de la machine électrique,
- au moins une portion d'extrémité configurée pour coopérer avec au moins un manchon, caractérisé en ce qu'au moins une portion d'extrémité comprend sur une périphérie externe au moins une gorge destinée à coopérer avec le manchon. Selon différentes caractéristiques de l'invention prises seules ou en combinaison, on pourra prévoir que :
- l'arbre comprend au moins une nervure longitudinale s'étendant à l'intérieur du volume interne et parallèlement à un axe de rotation de l'arbre.
- L'arbre est réalisé en aluminium. Ainsi, l'arbre creux en aluminium présente de bonnes propriétés de transfert thermique et offre une facilité de fabrication, notamment pour une fabrication par extrusion.
L'invention a également pour objet un ensemble pour machine électrique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un manchon tel que précédemment défini et un arbre creux tel que précédemment défini et dont le volume interne est en communication avec la chambre interne du manchon.
Selon différentes caractéristiques de l'invention prises seules ou en combinaison, on pourra prévoir que : - la gorge de l'arbre coopère avec une portion de contact de la paroi de transfert de couple du manchon. Ainsi, selon un exemple de réalisation, quatre gorges sur la périphérie externe de l'arbre coopèrent avec quatre parois de transfert de couple du manchon. La coopération des gorges et des parois de transfert de couple est entendue comme un assemblage. Par exemple, les parois de transfert de couple du manchon sont assemblées avec les gorges de l'arbre par sertissage, brasage, pressage ou collage. Ainsi, la portion de contact de la paroi de transfert de couple est logée dans la gorge.
- Une face externe d'au moins une paroi de transfert de couple du manchon affleure une surface externe de l'arbre. La face externe est la face du manchon située dans le milieu environnant du manchon. Autrement dit, la face externe est la face du manchon la plus éloignée de l'axe de rotation du manchon. La surface externe est la surface de l'arbre située dans le milieu environnant de l'arbre. Autrement dit, la surface externe est la surface de l'arbre la plus éloignée de l'axe de rotation de l'arbre. L'axe de rotation du manchon et l'axe de rotation de l'arbre sont ici confondus. Ainsi une fois assemblé, l'ensemble ne présente pas d'aspérités extérieures au niveau de leur jonction commune. - Une face interne d'au moins une paroi de transfert de couple du manchon affleure une surface interne de l'arbre. La face interne est la face du manchon située dans la chambre interne. Autrement dit, la face interne est la face du manchon se situant au plus proche de l'axe de rotation du manchon. La surface interne est la surface de l'arbre située dans le volume interne de l'arbre. Autrement dit, la surface interne est la surface de l'arbre la plus proche de l'axe de rotation de l'arbre. L'axe de rotation du manchon et l'axe de rotation de l'arbre sont ici confondus.
L'invention a également pour objet une machine électrique caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un manchon tel que précédemment défini ou un arbre tel que précédemment défini ou un ensemble tel que précédemment défini. Selon une réalisation, la machine électrique est refroidie par un fluide de refroidissement passant au moins par les moyens de mise en communication du manchon. 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 des dessins dans lesquels :
- la figure 1 est une vue de côté d'un manchon selon la présente invention, - la figure 2 est une vue en perspective du manchon selon la présente invention,
- la figure 3 est une vue de face du manchon selon la présente invention,
- la figure 4 est une vue en perspective d'un ensemble selon la présente invention comprenant un arbre coopérant avec deux manchons de la figure 1 ,
- la figure 5 est une vue en coupe de l'ensemble de la figure 4, - la figure 6 est une vue en perspective d'un arbre creux selon la présente invention,
- la figure 7 est une coupe partielle d'une machine électrique selon l'invention équipée de l'ensemble de la figure 4.
Il faut tout d'abord noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant.
Dans la description qui suit, les notions relatives telles que « interne » ou « externe » sont définies par rapport à un axe de rotation R. L'axe de rotation R est défini comme l'axe autour duquel tournent le manchon et l'arbre. La notion « d'interne » selon ce repère signifie que l'élément considéré se situe ou se dirige radialement vers l'intérieur du manchon et/ou de l'arbre, en se rapprochant de l'axe de rotation R, tandis que la notion « d'externe » selon ce repère signifie que l'élément considéré se situe ou se dirige radialement vers l'extérieur du manchon et/ou de l'arbre, en s'éloignant de l'axe de rotation R. Un axe longitudinal est défini comme l'axe selon lequel le manchon et/ou l'arbre s'étend dans sa longueur, l'axe longitudinal et l'axe de rotation R étant alors confondus. Dans la description qui va suivre, on se référera aussi à une orientation en fonction des axes verticaux V et transversaux T, tels qu'ils sont définis par le trièdre R,V,T représenté sur certaines figures.
La figure 1 montre un manchon 1 comprenant une première partie 3 configurée pour coopérer avec un arbre de machine électrique et une deuxième partie 5 configurée pour coopérer avec un palier de rotation de la machine électrique. Une embase 9 est ménagée entre la première partie 3 et la deuxième partie 5 et relie ces dernières, l'embase faisant partie de la première partie 3 et/ou de la deuxième partie 5. Le manchon 1 comprenant la première partie 3, l'embase 9 et la deuxième partie 5 sont monobloc, avantageusement issus d'une même matière. La première partie 3 du manchon 1 comprend des parois de transfert de couple 8. Les parois de transfert de couple 8 sont séparées l'une de l'autre par des moyens de mise en communication 6. Les moyens de mise en communication 6 sont par exemple des encoches, une encoche correspondant à une entaille, c'est-à-dire un enlèvement de matière d'une partie du manchon 1 résultant d'un moulage ou d'un usinage. Ainsi, deux parois de transfert de couple 8 adjacentes, c'est-à-dire situées chacune dans le voisinage immédiat l'une de l'autre, sont séparées par une unique encoche 6a.
Les moyens de mise en communication 6 débouchent radialement par rapport à l'axe de rotation R du manchon 1. Plus particulièrement, chaque moyen de mise en communication 6 est délimité par un secteur angulaire prenant naissance sur l'axe de rotation R du manchon 1 et étant délimité par deux droites radiales à l'axe de rotation R du manchon 1.
Dans l'exemple de réalisation montré en figure 1, la première partie 3 s'étend sur une longueur inférieure à une longueur de la deuxième partie 5. De manière non limitative, la deuxième partie 5 peut être plus courte que la première partie 3 afin d'assurer une liaison avec un roulement ou un palier de rotation ou être plus longue que la première partie 3 afin de ménager une liaison mécanique avec une boîte de vitesses, par exemple. Le diamètre extérieur de l'embase 9 est identique au diamètre extérieur d'un cercle dans lequel s'inscrivent les parois de transfert 8. Le diamètre de la deuxième partie 5 est inférieur au diamètre de la première partie 3. Une face externe de la deuxième partie est une zone apte à porter un moyen de rotation, comme par exemple un roulement tel qu'évoqué ci-dessous. Le moyen de mise en communication 6, notamment sous la forme d'une encoche, s'étend longitudinalement en formant ici une découpe dans une bague qui forme la première partie 3.
La figure 2 met en évidence que l'ensemble des parois de transfert de couple 8, ici au nombre de quatre, délimite une chambre interne 4. La chambre interne 4 communique avec le milieu environnant du manchon 1 par l'intermédiaire des moyens de mise en communication 6. Dans l'exemple de réalisation représenté, quatre encoches 6a, 6b, 6c et 6d permettent de créer quatre passages pour un fluide de refroidissement entre le milieu environnant du manchon 1 et la chambre interne 4. Ces passages de fluide de refroidissement permettent de refroidir par convection le manchon 1 et l'arbre de la machine électrique auquel le manchon est relié. Bien entendu, les moyens de mise en communication 6 peuvent prendre toute autre forme que des encoches tout en permettant une circulation du fluide de refroidissement entre le milieu environnant du manchon 1 et la chambre interne 4. II est à noter que chaque paroi de transfert de couple 8 présente une face externe 80 confondue avec au moins une partie d'une face externe 90 de l'embase 9. Autrement dit, les parois de transfert de couple 8 sont situées à la périphérie externe de l'embase 9 et les faces externes 80 des parois de transfert de couple 8 affleurent avec le périmètre de l'embase 9. Les faces externes 80, 90 des parois de transfert de couple 8 et de l'embase 9 sont les faces situées dans le milieu environnant du manchon 1. Autrement dit, les faces externes 80, 90 des parois de transfert de couple 8 et de l'embase 9 sont les faces les plus éloignées de l'axe de rotation R du manchon 1.
Chaque paroi de transfert de couple 8 s'étend longitudinalement selon l'axe de rotation R du manchon 1 à partir de l'embase 9 du manchon 1, de manière opposée à la deuxième partie 5 par rapport à l'embase 9. L'embase 9 étant de forme cylindrique, les parois de transfert de couple 8 sont répartie angulairement autour de l'axe de rotation R, par exemple de manière régulière. De manière générale, la répartition angulaire ou secteur angulaire pour un nombre N de parois de transfert de couple 8 correspond à 360/N. Ainsi, avec quatre parois de transfert de couple 8, chaque paroi de transfert de couple 8 est disposée tous les 90 degrés de l'embase 9 autour de l'axe de rotation R.
Comme montré en figure 3, les parois de transfert de couple 8 s'étendent périphériquement sur l'embase 9 suivant une courbure circulaire C tournant autour de l'axe de rotation R. La courbure circulaire C suit ici le périmètre extérieur de l'embase 9. Ainsi, les parois de transfert de couple 8 assurent une fonction de transmission de l'effort mécanique de l'arbre vers la deuxième partie 5, ou de la deuxième partie 5 vers l'arbre, en fonction de l'utilisation de la machine électrique, tout en dégageant un volume interne suffisant pour y ménager une chambre interne 4 de circulation du fluide de refroidissement.
Selon un exemple de réalisation, chaque paroi de transfert de couple 8 comprend au moins un épaulement 82 formant une butée longitudinale contre laquelle l'arbre de la machine électrique vient appuyer. Cet épaulement 82 est réalisé sur une face interne 84 de la paroi de transfert de couple 8. La face interne 84 est ici la face de la paroi de transfert de couple 8 qui délimite la chambre interne 4. Autrement dit, la face interne 84 est la face de la paroi de transfert de couple 8 se situant au plus près de l'axe de rotation R du manchon 1. Un tel épaulement 82 est réalisé par une réduction de l'épaisseur de la paroi de transfert de couple 8, au niveau de son extrémité libre, de manière à former une paroi de fond 83 contre laquelle l'arbre est apte à venir en appui, cette paroi de fond 83 étant un exemple de réalisation de la butée longitudinale. Un tel épaulement 82 présente une forme courbée et il est bordé par une face courbée d'une paroi de transfert de couple 8. Cette face courbée est destinée à venir en contact sur l'arbre et elle s'étend périphériquement le long de la paroi de transfert de couple 8. Cette face courbée forme une portion de contact 85 destinée à coopérer avec l'arbre. Cette portion de contact 85 s'étend d'une extrémité libre de la paroi de transfert de couple 8 jusqu'à la paroi de fond 83.
Comme visible sur les figures 2 ou 4, la deuxième partie 5 du manchon 1 prend la forme d'un tourillon 50 qui s'étend depuis l'embase 9 selon l'axe de rotation R du manchon 1 et dans une direction opposée aux parois de transfert de couple 8. Ce tourillon 50 est configuré pour coopérer avec un palier de rotation de la machine électrique. Ainsi, le manchon 1 assure la liaison mécanique entre l'arbre d'une machine électrique et le palier de rotation de la machine électrique. Il est à noter que selon l'exemple de réalisation illustré par les figures, la deuxième partie 5, prenant ici la forme d'un tourillon 50, est pleine. On entend par là, que la deuxième partie 5 n'est pas creuse, qu'elle ne comprend ni orifice, ni chambre. Cela permet de renforcer mécaniquement le manchon 1. Le manchon 1 est par exemple réalisé en métal. De préférence, le manchon 1 est réalisé en acier. En effet, l'acier forme un bon compromis pour permettre à la fois au manchon 1 de transférer le couple, de supporter les paliers de rotation et d'être évidé pour autoriser la circulation de fluide de refroidissement depuis son environnement extérieur vers la chambre interne 4 par le biais des moyens de mise en communication 6, et vice-et versa. Les figures 4 et 5 montrent un ensemble 10 pour machine électrique comprenant un arbre 2 sur lequel sont montés deux manchons 1 , notamment à chaque extrémité longitudinale de cet arbre 2. Il est à noter que les faces externes 80, 90 respectivement des parois de transfert de couple 8 et de l'embase 9 du manchon 1 affleurent une surface externe 20 de l'arbre 2. Ainsi, l'ensemble 10 ne présente pas d'aspérités extérieures. De la même manière, les faces internes 84 des parois de transfert de couple 8 du manchon 1 affleurent une surface interne 21 de l'arbre 2.
Ainsi, selon un exemple de réalisation, quatre gorges 23 (visibles en figure 6) situées sur la périphérie externe de l'arbre 2 coopèrent chacune avec les quatre parois de transfert de couple 8 du manchon 1, plus précisément avec la portion de contact 85 des parois de transfert de couple 8 formée par la face courbée qui borde l'épaulement 82. La coopération des gorges 23 et des portions de contact 85 forme un assemblage reliant le manchon 1 à l'arbre 2. Par exemple, les portions de contact 85 du manchon 1 sont assemblées avec les gorges 23 de l'arbre 2 par sertissage, brasage, pressage ou collage. Ainsi, la portion de contact 85 de la paroi de transfert de couple 8 est logée dans la gorge 23.
La paroi de fond 83 de l'épaulement 82 est en appui contre une paroi d'extrémité 25 de l'arbre 2, tel que cela ressort de la figure 5. Il est ainsi généré une mise en position longitudinale du manchon 1 par rapport à l'arbre 2, sous la forme d'une butée longitudinale. De manière alternative ou complémentaire, une telle mise en butée peut intervenir par un appui entre une face terminale 15 du manchon 1 et un flanc 27 qui délimite la gorge 23 dans un plan radial, comme visible sur la figure 6.
Par ailleurs, l'arbre 2 est creux et comprend un volume interne 28 permettant le passage pour le fluide de refroidissement depuis la chambre interne 4 du premier manchon 1 vers une autre chambre interne 4 du deuxième manchon 1.
L'arbre 2, visible en figure 6, comprend une portion centrale 22 configurée pour recevoir un rotor de machine électrique et des portions d'extrémités 24 sur lesquelles les manchons 1 peuvent être montés afin de constituer l'ensemble 10. Les portions d'extrémités 24 comprennent sur une périphérie externe les gorges 23 destinées à coopérer avec le manchon 1. Plus précisément, les gorges 23 présentent une forme complémentaire des portions de contact 85 et débouchent sur la paroi d'extrémité 25 de l'arbre 2. Cette paroi d'extrémité 25 s'étend dans un plan radial orthogonal à l'axe de rotation R.
Les gorges 23 s'étendent longitudinalement suivant l'axe de rotation R. La longueur des gorges 23 correspond sensiblement à la longueur des portions de contact 85 du manchon 1.
On notera, que la paroi d'extrémité 25 circulaire présente ici un diamètre identique à un diamètre de l'embase 9.
Les gorges 23 s'étendent périphériquement suivant une courbure similaire à la courbure circulaire C, autour de l'axe de rotation R, la courbure C suivant ici le périmètre de la paroi d'extrémité 25. La largeur des gorges 23 correspond sensiblement à la largeur des portions de contact 85 du manchon 1. Par ailleurs, l'arbre 2 comprend dans son volume interne 28 des nervures 26 qui s'étendent dans celui-ci. Ces nervures 26 s'étendent longitudinalement de manière parallèle à l'axe de rotation R de l'arbre 2, entre chacune des extrémités longitudinales de l'arbre 2. Ces nervures 26 s'étendent aussi radialement autour de l'axe de rotation R. Ces nervures 26 augmentent la surface de contact entre la paroi interne de l'arbre 2 et le fluide de refroidissement qui circule dans le volume interne 28. Elles agissent donc comme des dissipateurs thermiques et participent donc de manière complémentaire au refroidissement de la machine électrique.
L'arbre est réalisé en un matériau métallique. Afin d'améliorer le transfert thermique, l'arbre 2 est réalisé, de préférence, en aluminium ou en un alliage d'aluminium. En effet, l'aluminium, en plus de présenter de bonnes propriétés de transfert thermique, offre une facilité de fabrication de l'arbre 2, notamment pour une fabrication par extrusion.
Il est à noter que le fluide de refroidissement qui circule dans les passages formés par les moyens de mise en communication 6 du manchon 1, puis par l'arbre creux 2, peut tout aussi bien être un liquide qu'un gaz. De manière non limitative, la description qui suit considère que le fluide de refroidissement est ici de l'air.
La figure 7 représente une machine électrique 100 comprenant l'ensemble 10. La machine électrique 100 comprend, en plus des deux manchons 1 et de l'arbre 2, un rotor 101 pouvant être entraîné en rotation par l'arbre 2, ainsi qu'un stator 102. Un entrefer 103 existe entre le stator 102 et le rotor 101 formant un deuxième passage de fluide de refroidissement permettant de refroidir la machine électrique 100.
Le stator 102 est réalisé par un empilement de tôles sur lesquelles sont montées des enroulements formant une pluralité de bobines (non représentée ici). Les bobines présentent des têtes de bobines et chaque tête de bobine dépasse longitudinalement de l'empilement des tôles du stator 102, le long de l'axe de rotation R du manchon 1. Chaque tôle du stator 102 peut optionnellement comprendre au moins une ailette de refroidissement 104 issue de sa périphérie externe et permettant ainsi un refroidissement de la face externe du stator 102, notamment quand la machine électrique 100 comprend un troisième passage de fluide de refroidissement permettant de la refroidir. Par ailleurs, la machine électrique 100 peut comprendre au moins un flasque 105 disposé à une extrémité longitudinale du stator 102. Dans l'exemple illustré ici, la machine électrique 100 comprend deux flasques 105 disposés chacun à une extrémité longitudinale du stator 102. Chaque flasque 105 permet de maintenir l'arbre 2 entraînant en rotation le rotor 101 via le manchon 1 puis le palier de rotation 106, ce dernier pouvant par exemple être un roulement à billes.
La machine électrique 100 comprend encore une chemise 107 recouvrant les flasques 105 et le stator 102. Le recouvrement se fait selon l'axe de rotation R du rotor 1, selon lequel la machine électrique 100 s'étend aussi. La chemise 107 n'est pas non plus plaquée contre les ailettes de refroidissement 104 du stator 102 ceci participe au troisième passage de fluide de refroidissement, notamment en autorisant une circulation de celui-ci entre les ailettes de refroidissement 104 et la chemise 107. Pour assurer un brassage amélioré de l'air dans les passages de fluide de refroidissement évoqués ci-dessus, une hélice 108 peut être placée à une extrémité longitudinale de la machine électrique 100. Lorsque la machine électrique 100 comprend deux flasques 105, l'hélice 108 est positionnée contre un de ces deux flasques 108 et peut être mobile en rotation par l'intermédiaire du tourillon 50 du manchon 1. Dans ce cas, le flasque 105 destiné à recevoir l'hélice 108 comprend des entretoises définissant périphériquement et transversalement à l'axe de rotation R des ouvertures autorisant la circulation du flux d'air dans la machine électrique 100. Le flasque 105 opposé quant à lui peut soit être ouvert afin de permettre une sortie d'air vers l'extérieur de la machine électrique 100, soit être fermé afin de générer une circulation du fluide en U, par exemple un flux d'air, dans la machine électrique 100. Dans le cas d'un flasque fermé, celui-ci comprend des ouvertures périphériques pour la circulation du flux d'air en U, permettant ainsi à l'air brassé de former une boucle à l'intérieur de la machine électrique 100 pour ensuite sortir du côté où est située l'hélice 108, notamment par l'impulsion de celle-ci.
De manière alternative, l'hélice peut être configurée pour être entraînée en rotation par un actionneur électrique indépendant de la machine électrique. Par indépendant on entend que l'actionneur électrique est mécaniquement indépendant de la machine électrique. De préférence, l'actionneur électrique de l'hélice 108 est fixé sur le flasque 105 de la machine électrique 100, notamment en étant placé entre le flasque 105 et l'hélice 108.
Ainsi, un flux d'air circule dans la machine électrique 100 selon un premier sens, c'est- à-dire dans un sens où l'air se dirige en s'éloignant de l'hélice 108 et vers l'intérieur de la machine électrique 100. Ce flux d'air circule, par exemple, dans les premiers passages de fluide ménagés au travers des manchons 1 via les moyens de mise en communication 6, refroidissant ainsi le manchon 1 en passant dans la chambre interne 4 puis dans l'arbre 2 de la machine électrique 100 en circulant dans le volume interne 28, par exemple le long des nervures longitudinales 26. Ce flux d'air circule ensuite dans la chambre interne 4 du manchon 1 opposé, puis peut circuler dans l'entrefer 103 situé entre le rotor 101 et le stator 102 ou bien emprunter le troisième passage de fluide situé entre la chemise 107 et le stator 102, troisième passage dans lequel s'étendent les ailettes 104 du stator 102. Dans le cas d'un flasque opposé 105 ouvert, le flux d'air pourra sortir directement de la machine électrique en suivant une circulation dite en « I » parallèle à l'axe de rotation R du rotor 101 de la machine 100.
Il est entendu que compte tenu de la nature du fluide de refroidissement, d'autres parcours dans la machine électrique 100 sont possibles. Notamment, le flux d'air peut être entrant dans la machine électrique 100 en circulant le long de la face externe du stator 102, puis revenir vers l'hélice 108 en passant par les manchons 1 et l'arbre 2.
L'invention décrite selon ses différentes réalisations permet ainsi de tirer une performance importante d'une machine électrique de propulsion d'un véhicule, notamment automobile, tout en maintenant un encombrement limité qui permet de disposer la machine électrique sur le véhicule et de limiter son poids. A encombrement ou poids identique, les performances de la machine électrique sont accrues puisque son refroidissement est renforcé.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier au manchon 1, à l'arbre 2, et à la machine électrique 100 qui les accueille, dans la mesure où le manchon 1 et/ou l'arbre 2 précédemment décrits sont réalisés et/ou présentent les principales caractéristiques du passage de fluide telles qu'elles ont été décrites dans le présent document. En effet, l'arbre 2 pourrait par exemple porter les parois de transfert de couple 8 avec les moyens de mise en communication 6 et le manchon pourrait, dans ce cas, comprendre les gorges 23. En d'autres termes, l'assemblage illustré sur la figure 4 entre le manchon 1 et l'arbre 2 peut être inversé sans sortir du cadre de l'invention.
En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter uniquement aux exemples de réalisation spécifiquement décrits dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens.

Claims

REVENDICATIONS
1. Manchon (1) assurant une liaison mécanique entre un arbre (2) d'une machine électrique (100) et un palier de rotation (106) de la machine électrique (100) comprenant :
- une première partie (3) configurée pour coopérer avec l'arbre (2) de la machine électrique (100),
- une deuxième partie (5) configurée pour coopérer avec le palier de rotation (106), caractérisé en ce que la première partie (3) délimite au moins une chambre interne (4) et comprend au moins un moyen de mise en communication (6) entre un milieu environnant le manchon (1) et la chambre interne (4).
2. Manchon selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie (3) comprend une pluralité de parois de transfert de couple (8) délimitant la chambre interne (4), dont au moins deux parois de transfert de couple (8) adjacentes sont séparées par au moins un moyen de mise en communication (6).
3. Manchon selon l'une quelconque des revendications précédentes prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins une paroi de transfert de couple (8) comprend un épaulement (82) configuré pour former au moins une butée longitudinale à l'égard de l'arbre (2).
4. Manchon selon la revendication précédente, caractérisé en ce que Γ épaulement (82) est ménagé sur une face interne (84) de la paroi de transfert de couple (8).
5. Manchon selon l'une quelconque des revendications précédentes prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins une paroi de transfert de couple (8) s'étend longitudinalement selon un axe de rotation (R) du manchon (1) et à partir d'une embase (9) du manchon (1).
6. Manchon selon l'une quelconque des revendications précédentes prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que les parois de transfert de couple (8) sont régulièrement réparties angulairement autour d'un axe de rotation (R) du manchon (1), un secteur angulaire pour un nombre N de parois de transfert de couple (8) étant égal à 360/N.
7. Manchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'au moins un moyen de mise en communication (6) débouche radialement de la première partie (3), par rapport à un axe de rotation (R) du manchon (1).
8. Manchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième partie est pleine.
9. Arbre (2) creux pour machine électrique (100) comprenant :
- un volume interne (28),
- une portion centrale (22) configurée pour recevoir un rotor (101) de la machine électrique (100),
- au moins une portion d'extrémité (24) configurée pour coopérer avec au moins un manchon (1), caractérisé en ce qu'au moins une portion d'extrémité (24) comprend sur une périphérie externe au moins une gorge (23) destinée à coopérer avec le manchon (1).
10. Arbre selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une nervure (26) longitudinale s'étendant à l'intérieur du volume interne (28) et parallèlement à un axe de rotation (R) de l'arbre (2).
11. Ensemble (10) pour machine électrique (100), caractérisé en ce qu'il comprend au moins un manchon (1) défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et un arbre creux (2) défini selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10 et dont le volume interne (28) est en communication avec la chambre interne (4) du manchon (1).
12. Ensemble selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que la gorge (23) de l'arbre (2) coopère avec une portion de contact (85) de la paroi de transfert de couple (8) du manchon (1).
13. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une face interne (84) d'au moins une paroi de transfert de couple (8) du manchon (1) affleure une surface interne (21) de l'arbre (2).
14. Machine électrique (100) caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un manchon (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 ou un arbre (2) selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10 ou un ensemble (10) défini selon l'une quelconque des revendications 11 à 13.
15. Machine électrique selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle est refroidie par un fluide de refroidissement passant au moins par les moyens de mise en communication (6) du manchon (1).
EP17768849.6A 2016-09-21 2017-09-06 Manchon et arbre de machine electrique Withdrawn EP3516755A1 (fr)

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3086127B1 (fr) * 2018-09-14 2021-09-10 Valeo Equip Electr Moteur Machine electrique tournante munie d'un manchon de liaison integrant un amortisseur
US20220181934A1 (en) * 2020-12-09 2022-06-09 Bae Systems Controls Inc. Electric machine rotor cooling
JP7394480B2 (ja) * 2022-04-01 2023-12-08 西岡可鍛工業株式会社 回転体

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI19992456A (fi) * 1999-11-16 2001-05-17 Miscel Oy Ltd Rakenne ja menetelmä sähkömoottorikäytössä
JP2003079101A (ja) * 2001-06-21 2003-03-14 Nissan Motor Co Ltd 回転電機の冷却構造
US7538458B2 (en) * 2001-07-13 2009-05-26 Voith Patent Gmbh Construction and method of an electric motor drive
WO2007104875A1 (fr) * 2006-03-16 2007-09-20 Valeo Equipements Electriques Moteur Procede pour fixer un organe d'entrainement, notamment une poulie, sur un arbre d'une machine electrique tournante
DE102006022472B3 (de) * 2006-05-13 2008-02-07 Gkn Driveline International Gmbh Hydrostatische Kupplungsanordnung mit Zahnringmaschine
JP2011097784A (ja) * 2009-10-30 2011-05-12 Aisin Aw Co Ltd 回転電機用ロータ
US8970074B2 (en) * 2010-11-01 2015-03-03 Mission Motor Company Electric motor and method of cooling
EP2846439B1 (fr) * 2013-09-10 2020-12-02 Siemens Aktiengesellschaft Machine électrique dotée d'un arbre
KR102108194B1 (ko) * 2014-01-28 2020-05-08 현대모비스 주식회사 냉각기능을 갖는 모터
DE102016204794A1 (de) * 2016-03-23 2017-09-28 Thyssenkrupp Ag Rotorsegment einer elektrischen Maschine
HUE060485T2 (hu) * 2016-06-07 2023-03-28 Tesla Inc Villanymotor hûtési rendszer
CN108336838A (zh) * 2017-01-20 2018-07-27 德昌电机(深圳)有限公司 电机
JP6878986B2 (ja) * 2017-03-24 2021-06-02 日本電産株式会社 ステータユニット、モータ、及びファンモータ

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