EP4046259A1 - Système électronique d'alimentation d'une machine électrique et ensemble électrique comprenant un tel système électronique - Google Patents

Système électronique d'alimentation d'une machine électrique et ensemble électrique comprenant un tel système électronique

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Publication number
EP4046259A1
EP4046259A1 EP20789633.3A EP20789633A EP4046259A1 EP 4046259 A1 EP4046259 A1 EP 4046259A1 EP 20789633 A EP20789633 A EP 20789633A EP 4046259 A1 EP4046259 A1 EP 4046259A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat sink
face
electronic
heat
heat dissipation
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.)
Pending
Application number
EP20789633.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Hugues Gervais
Yannick LE MEITOUR
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.)
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur 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 Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Publication of EP4046259A1 publication Critical patent/EP4046259A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft

Definitions

  • the invention relates to an electronic power supply system for an electric machine with improved cooling as well as to an electric assembly comprising such an electronic system and an electric machine.
  • an electronic power module allowing the conversion of a direct current to an alternating current
  • the electronic power module comprising:
  • control pin receiving a control signal making it possible to control the electronic power module
  • an electronic control module configured to generate the control signal and comprising a second heat dissipation face
  • a fourth face of the second heat sink being in thermal contact with the second heat dissipation face of the electronic control module, the first heat dissipation face, the second heat dissipation face, the third face of the first heat sink thermal and the fourth face of the second heat sink has an orientation perpendicular to the axis of rotation.
  • the cooling air flows of the power electronic module and of the electronic control module are radial flows, that is to say flows perpendicular to the axis of rotation of an electric machine .
  • these radial flows take an axial direction to enter the electric machine and be driven by a fan of the electric machine. This radial to axial change in direction is the cause of pressure drop reducing the flow of cooling air and therefore the cooling of the electronic system.
  • the present invention aims to eliminate all or part of these drawbacks.
  • the invention relates to an electronic system, for powering a rotary electric machine having an axis of rotation, comprising:
  • an electronic power module allowing the conversion of a direct current to an alternating current
  • the electronic power module comprising:
  • control pin receiving a control signal making it possible to control the electronic power module
  • a first heat sink a third face of the first heat sink being in thermal contact with the first heat dissipation face of the power electronic module, a fifth face of the first heat sink being opposite the third face of the first heat sink, the first heat dissipation face and the third face of the first heat sink having a first generatrix forming a first angle strictly greater than 0 degrees and strictly less than 90 degrees with axis of rotation in particular forming a first angle strictly greater than 0 degrees and less than or equal to 45 degrees with the axis of rotation.
  • an electronic power module whose heat dissipation face with its heat sink has a generator forming an angle of less than 90 degrees with the axis of rotation of the electrical machine makes it possible to facilitate the cooling of the electronic power module. . Indeed, such an angle and in particular an angle less than 45 degrees makes it possible to facilitate the circulation of an air flow generated by a fan of the electric machine.
  • Such an orientation of the power electronic module makes it possible to reduce the pressure losses due to changes in the direction of the flow of cooling air. Thus, for the same power absorbed by the fan of the electric machine, the flow of cooling air will be greater thanks to this orientation of the electronic power module. A gain in axial bulk can also be achieved.
  • the electronic control module comprises a second heat dissipation face, the electronic system comprising a second heat sink, a fourth face of the second heat sink being in thermal contact with the second heat dissipation face of the electronic control module, a sixth side of the second heat sink being opposite the fourth side of the second heat sink, the second heat dissipation side and the fourth side of the second heat sink having a second generatrix forming a second angle strictly greater than 0 degrees and strictly less than 90 degrees with the axis of rotation in particular forming a second angle strictly greater than 0 degrees and less than or equal to 45 degrees with the axis of rotation.
  • such an orientation of the electronic control module makes it possible to improve the cooling of the electronic control module by facilitating the circulation of an air flow generated by a fan of the electric machine.
  • the invention also relates to an electronic system, for supplying a rotary electrical machine having an axis of rotation, comprising:
  • an electronic power module allowing the conversion of a direct current to an alternating current
  • the electronic power module comprising:
  • control pin receiving a control signal making it possible to control the electronic power module
  • an electronic control module configured to generate the control signal and comprising a second heat dissipation face
  • a first heat sink a third face of the first heat sink being in thermal contact with the first heat dissipation face of the power electronic module, a fifth face of the first heat sink being opposite to the third face of the first heat sink,
  • a fourth face of the second heat sink being in thermal contact with the second heat dissipation face of the electronic control module, a sixth face of the second heat sink being opposite the fourth face of the second heat sink, the first heat dissipation face, the second heat dissipation face, the third face of the first heat sink and the fourth face of the second heat sink having a generatrix substantially parallel to the axis of rotation.
  • a power electronic module and its heat sink as well as an electronic control module and its heat sink oriented parallel to the axis of rotation makes it possible to improve the cooling of the power electronic module and of the electronic control module. ordered. In fact, the cooling air flow generated by the fan of the rotating electrical machine is sucked into the rotating electrical machine with an axial direction. Such an orientation parallel to the axis of rotation makes it possible to limit the pressure losses and therefore increase the cooling air flow rate on the power electronic module and / or its cooler and on the control electronic module and its cooler.
  • the fifth face of the first heat sink comprises first cooling fins and / or the sixth face of the second heat sink comprises second cooling fins.
  • cooling fins increases the heat exchange surface with the cooling air flow and thus improves cooling.
  • the electronic system comprises a plurality of electronic power modules and first heat sinks.
  • the electronic control module comprises several electronic submodules each comprising a second heat dissipation face, the electronic system comprising a second heat sink for each of the electronic submodules, each of the second heat dissipation faces being respectively in thermal contact with a fourth face of a second heat sink.
  • At least two heat sinks among the first heat sinks and the second heat sinks are connected by a junction part between the at least two heat sinks, the junction part being in continuity of material with the at least two heat sinks.
  • the electronic system comprises a filtering capacitor, the filtering capacitor comprising a seventh heat dissipation face, the seventh heat dissipation face being in thermal contact with an eighth face of the junction part, the junction part forming a third heat sink.
  • the third heat sink connects either a first heat sink and a second heat sink, or two second heat sinks.
  • This position of the third heat sink makes it possible to limit the heating of the third heat sink and therefore to limit the heating of the filtering capacity.
  • the first heat dissipation face and the third face of the first heat sink are generally planar.
  • the second heat dissipation face and the fourth face of the second heat sink are generally planar.
  • a passage for a cooling fluid is formed between at least a first heat sink and / or at least a second heat sink thermal and at least one further first heat sink and / or at least one further second heat sink.
  • the cooling fins are located in the passage.
  • the invention also relates to an electrical assembly comprising:
  • the rotating electrical machine comprises a bearing, the first heat sink and / or the second heat sink being formed by continuity of material in the bearing.
  • the rotating electrical machine comprises a fan, the cooling fluid being G air driven by the fan.
  • Figure 1 shows an electrical diagram of an electrical assembly comprising an electronic system according to the invention
  • Figure 2 shows a partial schematic sectional view of an electrical assembly comprising an electronic system according to a first embodiment of the invention
  • Figure 3 shows a partial schematic sectional view of an electrical assembly comprising an electronic system according to a second embodiment of the invention
  • Figure 4 shows a partial view of the electronic system according to a first variant of the first embodiment of the invention
  • Figure 5 shows a partial view of the electronic system according to a second variant of the first embodiment of the invention
  • FIG. 6 represents another partial view of the electronic system of FIG. 5.
  • Figure 1 shows an electrical assembly 100 in which the invention can be implemented.
  • the electrical assembly 100 is for example intended to be installed in a motor vehicle.
  • the electrical assembly 100 firstly comprises an electrical power source 102 designed to supply a direct voltage U, for example between 20 V and 100 V, for example 48 V.
  • the electric power source 102 comprises for example a battery.
  • the electrical assembly 100 further comprises a rotating electrical machine 130 comprising several phase windings (not shown) intended to present respective phase voltages.
  • the electrical assembly 100 further includes an electronic system 104.
  • the electronic system 104 is a voltage converter 104.
  • the assembly can perform a different function.
  • the voltage converter 104 is connected between the electric power source 102 and the electric machine 130 to convert between the direct voltage U and the phase voltages.
  • the voltage converter 104 first of all comprises a positive electric line 106 and a negative electric line 108 intended to be connected to the electric power source 102 to receive the direct voltage U, the positive electric line 106 receiving a high electric potential. and the negative electric line 108 receiving a low electric potential.
  • the negative electric line receives for example a zero potential and is connected to a ground of the motor vehicle.
  • the voltage converter 104 further comprises at least one electronic power module 110 comprising one or more phase electric lines 122 intended to be respectively connected to one or more phases of the electric machine 130, in order to supply their respective phase voltages.
  • the voltage converter 104 comprises three electronic power modules 110 each comprising two phase electric lines 122 connected to two phases of the electric machine 130.
  • the electric machine 130 comprises two three-phase systems each comprising three phases, and intended to be electrically out of phase by 120 ° with respect to each other.
  • the first phase electric lines 122 of the power electronic modules 110 are respectively connected to the three phases of the first three-phase system, while the second phase electric lines 122 of the power electronic modules 110 are respectively connected to the three phases of the second. three-phase system.
  • Each electronic power module 110 comprises, for each phase electric line 122, a first controllable switch 112 connected between the positive electric line 106 and the phase electric line 122 and a second controllable switch 114 connected between the phase electric line 122 and the negative electric line 108.
  • the controllable switches 112, 114 are arranged so as to form a chopping arm, in which the phase electric line 122 forms a midpoint.
  • Each controllable switch 112, 114 has first and second main terminals 116, 118 and a control terminal 120 for selectively opening and closing the switch.
  • controllable 112, 114 between its two main terminals 116, 118 as a function of a control signal applied to it.
  • the controllable switches 112, 114 are preferably transistors, for example field effect transistors with a metal-oxide-semiconductor structure (standing for “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor” or MOSFET) having a gate forming the terminal of control 120, and a drain and a source respectively forming the main terminals 116, 118.
  • controllable switches 112, 114 each have the shape of a plate, for example substantially rectangular, having an upper face and a lower face.
  • the first main terminal 116 extends on the underside, while the second main terminal 118 extends on the upper face. Further, the underside forms a heat dissipation face.
  • the voltage converter 104 further comprises, for each electronic power module 110, a filtering capacitor 124 having a first terminal 126 and a second terminal 128 respectively connected to the positive electric line 106 and to the negative electric line 108.
  • the positive power line 106, the negative power line 108 and the phase power lines 122 are rigid elements designed to withstand electric currents of at least 1 A. They preferably have a thickness of at least 1. mm.
  • the electric machine 130 has both an alternator and an electric motor function. More specifically, the motor vehicle further comprises a heat engine (not shown) having an output axis to which the electric machine 130 is connected for example by a belt or by a chain or by a gear train (not shown). The heat engine is intended to drive the wheels of the motor vehicle through its output axis.
  • the electrical machine supplies electrical energy to the electrical power source 102 from the rotation of the output shaft.
  • the voltage converter 104 then operates as a rectifier.
  • the electric machine drives the output shaft (in addition to or instead of the heat engine).
  • the voltage converter 104 then operates as an inverter.
  • the electric machine 130 is for example located in a gearbox or in a clutch of the motor vehicle or in place of the alternator.
  • FIG. 2 shows the electrical assembly 100 comprising the electrical machine 130 and the electronic system 104 according to a first embodiment.
  • the electric machine 130 comprises, in a known manner, a rotor 204 mounted on a shaft 205 and a stator 202.
  • the shaft 205 is movable in rotation about an axis of rotation A and is guided in rotation on a front bearing 201 and a rear bearing 203.
  • the front bearing 201 and the rear bearing 203 are fixed to the stator 202.
  • the stator 202 is clamped between the front bearing and the rear bearing 203.
  • the terms radial and radially are understood to be relative to the axis of rotation A.
  • the front bearing and the rear bearing can be directly fixed to each other and the stator, mounted radially, with respect to the axis of rotation A, inside a cylindrical part of the front bearing and / or of the rear bearing.
  • the electric machine can comprise a cylindrical housing clamped between the front bearing and the rear bearing.
  • the stator is for example mounted fixed in the cylindrical housing.
  • the stator comprises the phase windings of the electric machine 130.
  • a fan 206 is rotatably linked directly or indirectly to the shaft 205.
  • the rear bearing 203 comprises a generally cylindrical radially outer portion and an annular portion of radial orientation.
  • a radial opening 223 is formed in the generally cylindrical portion and an axial opening 224 is formed in the radially oriented annular portion.
  • the radial opening 223 can be made in the cylindrical housing.
  • the fan 206 allows for the entrainment of a cooling fluid, for example air, between the axial opening 224 and the radial opening 223.
  • a cooling fluid for example air
  • the electronic system 104 is linked to the rear bearing 203.
  • the electronic system 104 includes the power electronic module 110 allowing the conversion of a direct current to an alternating current.
  • the power electronic module includes:
  • first bus bar being connected to the positive electric line 106
  • second bus bar being connected to the negative electric line 108
  • a third bus bar capable of supplying a phase winding of the rotating electrical machine 130, the third bus bar is connected to the phase electrical line 122,
  • control pin receiving a control signal making it possible to control the electronic power module, the control pin being connected to the control terminal 120,
  • the electronic system 104 further includes an electronic control module 209 configured to generate the control signal.
  • the electronic control module 209 comprises a second heat dissipation face 227.
  • the electronic system 104 further comprises a first heat sink 207.
  • the first heat sink 207 includes a third face 226 in thermal contact with the first heat dissipation face 225 of the power electronic module 110.
  • the thermal contact is for example produced using a thermal paste or glue.
  • the first heat sink 207 includes a fifth face 229 opposite the third face 226 of the first heat sink.
  • the electronic system 104 also comprises a second heat sink 208.
  • the second heat sink 208 comprises a fourth face 230 in thermal contact with the second heat dissipation face 227 of the electronic control module 209.
  • the thermal contact is for example made by means of a thermal paste or glue.
  • the second heat sink 208 includes a sixth face 231 opposite the fourth face 230 of the second heat sink 208.
  • the first heat dissipation face 225, the second heat dissipation face 227, the third face 226 of the first heat sink and the fourth face 230 of the second heat sink have a generator substantially parallel to the axis of rotation A of the electrical machine 130 .
  • the first heat dissipation face 225, the second heat dissipation face 227, the third face 226 of the first heat sink, and the fourth face 230 of the second heat sink are plane and are parallel to the axis of rotation A of the electrical machine 130.
  • first heat dissipation face 225, the second heat dissipation face 227, the third face 226 of the first heat sink and the fourth face 230 of the second heat sink are not planar and are therefore example portions of a cylinder, for example portions of a cylinder with a circular base.
  • the fifth face 229 of the first heat sink 207 may include first cooling fins 210.
  • the sixth face 231 of the second heat sink may include second cooling fins 211.
  • FIG. 3 shows the electrical assembly 100 comprising the electrical machine 130 and the electronic system 104 according to a second embodiment.
  • the second embodiment is similar to the first embodiment.
  • the first heat dissipation face 225 and the third face 226 of the first heat sink 207 have a first generator 232 which forms a first angle 213 strictly greater than 0 degrees and strictly less than 90 degrees with the axis of rotation A.
  • the first heat dissipation face 225 and the third face 226 of the first heat sink 207 form a first angle 213 strictly greater than 0 degrees and strictly less than 45 degrees with G axis of rotation A.
  • the electronic control module 209 of the electronic system 104 can also include a second heat dissipation face 227.
  • the electronic system 104 comprises a second heat sink 208.
  • second heat sink 208 is in thermal contact with the second heat dissipation face 227 of the electronic control module. Thermal contact is for example made using a thermal paste or glue.
  • a sixth face 231 of the second heat sink 208 is opposite the fourth face 230 of the second heat sink 208.
  • the second heat dissipation face 227 and the fourth face 230 of the second heat sink 208 have having a second generator 233 forming a second angle 212 strictly greater than 0 degrees and strictly less than 90 degrees with the axis of rotation A.
  • the second angle 212 is strictly greater than 0 degrees and less than or equal to 45 degrees with the axis of rotation A.
  • the fifth face 229 of the first heat sink 207 may include first cooling fins 210.
  • the sixth face 231 of the second heat sink can include second cooling fins 211.
  • the electronic system 104 does not include a second heat sink.
  • a passage 228 for a cooling fluid is formed between at least a first heat sink 207 and / or at least a second heat sink 208 and at least one other first heat sink 207 and / or at least one other second heat sink 208.
  • the passage 228 is for example located radially at the level of the axial opening 224.
  • the fan 206 can then generate a flow 214 of a cooling fluid, for example ambient air, in the passage 228 then in the opening.
  • axial 224 then in the fan 206 then in the radial opening 223 to be evacuated.
  • the fins of the first heat sink and of the second heat sink are arranged in the passage 228 so as to promote heat exchange between the heat sinks and the flow 214.
  • FIG 4, Figure 5 and Figure 6 show partial schematic views of a filter module of the electronic system 104 according to variants of the first embodiment of the invention. To facilitate reading of these figures, only the heat sinks have been shown.
  • the electronic system 104 can comprise a plurality of electronic power modules 110 and a plurality of first heat sinks 207.
  • each power electronic module 110 is in thermal contact with a first heat sink 207 which is specific to it.
  • the electronic control module 209 can comprise several electronic submodules each comprising a second heat dissipation face 227.
  • the electronic system 104 can then comprise a second heat sink 208 for each of the submodules. electronic.
  • Each of the second heat dissipation faces 227 is respectively in thermal contact with a fourth face 230 of a second heat sink 208.
  • Each submodule comprises for example a substrate, electrical conductors as well as electronic components.
  • Each submodule comprises for example a single electronic card comprising conductive traces in / on the substrate.
  • the submodules are for example interconnected by electrical conductors such as flexible electrical wires, an electrical sheet or an interconnector, for example an interconnector comprising electrical conductors overmolded in a plastic material.
  • electrical conductors such as flexible electrical wires, an electrical sheet or an interconnector, for example an interconnector comprising electrical conductors overmolded in a plastic material.
  • the variant shown in Figure 4 comprises for example three first heat sinks 207 and eight second heat sinks 208.
  • the first three heat sinks 207 and three second heat sinks 208 are disposed radially on the outside so as to form a first polygon, here a hexagon.
  • the other five second heat sinks 208 are disposed radially within the previous first and second heatsinks.
  • These five second dissipators 208 are also arranged so as to form a second polygon, here also a hexagon.
  • the first polygon and the second polygon have a different number of sides.
  • One or more of the sides of the second polygon may not be occupied by a heat sink so as to free up space for other components, for example for a brush holder (not shown) of the electrical machine 130.
  • the heat sinks arranged radially on the outside have their third face or fourth face oriented radially outwards so that the power electronic modules 110 and the submodules of the electronic control module 209 are arranged radially on the outside of the heat sinks with which they are in thermal contact.
  • the radially internally disposed heat sinks have their fourth face oriented radially inward so that the submodules of the electronic control module 209 are disposed radially within the heat sinks with which they are in thermal contact.
  • the passage 228 for the flow 214 of cooling fluid is formed between the heatsinks of the first polygon and the heatsinks of the second polygon.
  • the cooling fins of the heat sinks are disposed in the passage 228.
  • At least two heat sinks of the first heat sinks 207 and the second heat sinks 208 are connected by a junction portion 220 between the at least two heat sinks.
  • the junction part is in continuity of material with the at least two heat sinks.
  • the first three heat sinks 207 are connected by a junction part 220.
  • the three second heat sinks 208 forming the rest of the first polygon are also connected by a junction part 220.
  • the filter capacitor 124 includes a seventh heat dissipation face.
  • the seventh heat dissipation face is in thermal contact with an eighth face 219 of a junction portion forming a third heat sink 221 for the filter capacitor 124.
  • the thermal contact between the filter capacitor 124 and the eighth heat dissipation face is for example produced by means of a thermal paste or a thermal adhesive.
  • the filtering capacitor 124 is for example a cylindrical chemical capacitor, one end of which forms the seventh heat dissipation face.
  • the seventh heat dissipation face can also include all or part of the outer cylindrical surface of the cylindrical chemical capacitor.
  • the third heat sink 221 connects either a first heat sink 207 and a second heat sink 208, or two second heat sinks 208.
  • two third heat sinks 221 are each arranged between two second heatsinks 208 of the three second heat sinks 208 forming three of the sides of the first polygon.
  • Third heat sinks 221 may include a plurality of eighth faces 219 so as to allow cooling of a plurality of filter capacitors 124.
  • the two third heat sinks 221 each comprise two eighth faces 219.
  • a fourth heat sink 222 may be formed at one end of a first heat sink 207 or a second heat sink 208.
  • the fourth heat sink 222 includes an eighth face 219 in thermal contact with the seventh heat sink face of a. filtering capacity 124.
  • the fourth heat sink 222 does not provide a direct junction between two first heat sinks 207 or between a first heat sink 207 and a second heat sink 208 or between two second heat sinks 208. This absence of direct junction is for example achieved by virtue of a slot 232 between the fourth heat sink and a first heat sink 207 or a second heat sink 208.
  • the slot 232 makes it possible to limit the transfer of heat between the latter, first heat sink 207 or second heat sink 208.
  • the variant of FIG. 4 comprises two fourth heat sinks 222. Each of the two fourth heat sinks 222 is formed at the end of a second heat sink. A slot 232 is made between each of the two fourth heat sinks and the first heat sink adjacent to the second heat sink.
  • the variant of Figure 5 is similar to the variant of Figure 4. However in the variant of Figure 5 the cooling fins of the first heat sinks 207 and second heat sinks 208 are not located in the passage 228. The electronic modules power 110 and the submodules of the electronic control module 209 are located in the passage 228.
  • This variant can allow greater proximity between the electronic power modules 110 and the submodules of the electronic control module 209. Such proximity can be advantageous for making electrical connections between the electronic power modules 110 and the electronic control module. command 209.
  • Figure 6 is a schematic isometric view of the different heat sinks of the variant of Figure 5.
  • the first heat sink 207 and / or the second heat sink 208 may be formed by continuity of material in one of the bearings 201, 203 of the electrical machine 130, in particular in the rear bearing 203.
  • the rear bearing 203, the first heat sink thermal 207 and the second heat sink 208 are made in one piece, for example from an aluminum alloy.
  • first heat sink 207 and the second heat sink 208 are made in one piece in continuity of material so as to form a cooling block.
  • the cooling unit is for example fixed to the rear bearing, for example by means of a screw connection.
  • first heat sink 207 and the second heat sink 208 are independently fixed to the rear bearing, for example by means of screw connections.

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Abstract

L'invention porte sur un système électronique (104), pour alimenter une machine électrique tournante (130) ayant un axe de rotation (A), comprenant : - un module électronique de puissance (110) permettant la conversion d'un courant continu à un courant alternatif, le module électronique de puissance (110) comprenant : - une première barre omnibus et une deuxième barre omnibus permettant une alimentation de du module électronique de puissance (110) avec le courant continu, - une troisième barre omnibus apte à alimenter un bobinage de phase d'une machine électrique tournante (130), - une broche de commande recevant un signal de commande permettant de piloter le module électronique de puissance (110), - une première face de dissipation thermique (225), - un module électronique de commande (209) configuré pour générer le signal de commande et comprenant une deuxième face de dissipation thermique (227), - un premier dissipateur thermique (207), une troisième face (226) du premier dissipateur thermique (207) étant en contact thermique avec la première face de dissipation thermique (225) du module électronique de puissance (110), une cinquième face (229) du premier dissipateur thermique (207) étant opposée à la troisième face (226) du premier dissipateur thermique (207), la première face de dissipation thermique (225), la troisième face (226) du premier dissipateur thermique (207) ayant une génératrice sensiblement parallèle à l'axe de rotation (A).

Description

Description
Titre de l'invention : Système électronique d’alimentation d’une machine électrique et ensemble électrique comprenant un tel système électronique
L’invention porte sur système électronique d’alimentation d’une machine électrique avec refroidissement amélioré ainsi que sur un ensemble électrique comprenant un tel système électronique et une machine électrique.
Il est connu de la demande de brevet W02019002713A1 un système électronique, pour alimenter une machine électrique tournante ayant un axe de rotation, comprenant :
- un module électronique de puissance permettant la conversion d’un courant continu à un courant alternatif, le module électronique de puissance comprenant :
- une première barre omnibus et une deuxième barre omnibus permettant une alimentation de module électronique de puissance avec le courant continu,
- une troisième barre omnibus apte à alimenter un bobinage de phase d’une machine électrique tournante,
- une broche de commande recevant un signal de commande permettant de piloter le module électronique de puissance,
- une première face de dissipation thermique,
- un module électronique de commande configuré pour générer le signal de commande et comprenant une deuxième face de dissipation thermique,
- un premier dissipateur thermique, une troisième face du premier dissipateur thermique étant en contact thermique avec la première face de dissipation thermique du module électronique de puissance,
- un deuxième dissipateur thermique, une quatrième face du deuxième dissipateur thermique étant en contact thermique avec la deuxième face de dissipation thermique du module électronique de commande, la première face de dissipation thermique, la deuxième face de dissipation thermique, la troisième face du premier dissipateur thermique et la quatrième face du deuxième dissipateur thermique ont une orientation perpendiculaire à l’axe de rotation.
Dans le système électronique de W02019002713A1, les flux d’air de refroidissement du module électronique de puissance et du module électronique de commande sont des flux radiaux c’est-à-dire des flux perpendiculaires à l’axe de rotation d’une machine électrique. Cependant ces flux radiaux prennent une direction axiale pour entrer dans la machine électrique et être entraînés par un ventilateur de la machine électrique. Ce changement de direction radial vers axial est la cause de perte de charge réduisant le flux d’ air de refroidissement et donc le refroidissement du système électronique.
La présente invention vise à supprimer tout ou partie de ces inconvénients. L’invention porte sur un système électronique, pour alimenter une machine électrique tournante ayant un axe de rotation, comprenant :
- un module électronique de puissance permettant la conversion d’un courant continu à un courant alternatif, le module électronique de puissance comprenant :
- une première barre omnibus et une deuxième barre omnibus permettant une alimentation du module électronique de puissance avec le courant continu,
- une troisième barre omnibus apte à alimenter un bobinage de phase d’une machine électrique tournante,
- une broche de commande recevant un signal de commande permettant de piloter le module électronique de puissance,
- une première face de dissipation thermique,
- un module électronique de commande configuré pour générer le signal de commande,
- un premier dissipateur thermique, une troisième face du premier dissipateur thermique étant en contact thermique avec la première face de dissipation thermique du module électronique de puissance, une cinquième face du premier dissipateur thermique étant opposée à la troisième face du premier dissipateur thermique, la première face de dissipation thermique et la troisième face du premier dissipateur thermique ayant une première génératrice formant un premier angle strictement supérieur à 0 degré et strictement inférieur à 90 degrés avec axe de rotation notamment formant un premier angle strictement supérieur à 0 degré et inférieur ou égal à 45 degrés avec l’axe de rotation.
L’utilisation d’un module électronique de puissance dont la face de dissipation thermique avec son dissipateur thermique a une génératrice formant un angle inférieur à 90 degrés avec l’axe de rotation de la machine électrique permet de faciliter le refroidissement du module électronique de puissance. En effet un tel angle et en particulier un angle inférieur à 45 degrés permet de faciliter la circulation d’un flux d’air généré par un ventilateur de la machine électrique. Une telle orientation du module électronique de puissance permet de réduire les pertes de charge dues aux changement de direction du flux d’ air de refroidissement. Ainsi pour une même puissance absorbée par le ventilateur de la machine électrique, le flux d’air de refroidissement sera plus important grâce à cette orientation du module électronique de puissance. Un gain en encombrement axial peut-être également réalisé.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le module électronique de commande comprend une deuxième face de dissipation thermique, le système électronique comprenant un deuxième dissipateur thermique, une quatrième face du deuxième dissipateur thermique étant en contact thermique avec la deuxième face de dissipation thermique du module électronique de commande, une sixième face du deuxième dissipateur thermique étant opposée à la quatrième face du deuxième dissipateur thermique, la deuxième face de dissipation thermique et la quatrième face du deuxième dissipateur thermique ayant une deuxième génératrice formant un deuxième angle strictement supérieur à 0 degré et strictement inférieur à 90 degrés avec l’axe de rotation notamment formant un deuxième angle strictement supérieur à 0 degré et inférieur ou égal à 45 degrés avec l’axe de rotation.
Comme pour le module électronique de puissance, une telle orientation du module électronique de commande permet d’ améliorer le refroidissement du module électronique de commande en facilitant la circulation d’un flux d’air généré par un ventilateur de la machine électrique.
L’invention porte également sur un système électronique, pour alimenter une machine électrique tournante ayant un axe de rotation, comprenant :
- un module électronique de puissance permettant la conversion d’un courant continu à un courant alternatif, le module électronique de puissance comprenant :
- une première barre omnibus et une deuxième barre omnibus permettant une alimentation du module électronique de puissance avec le courant continu,
- une troisième barre omnibus apte à alimenter un bobinage de phase d’une machine électrique tournante,
- une broche de commande recevant un signal de commande permettant de piloter le module électronique de puissance,
- une première face de dissipation thermique,
- un module électronique de commande configuré pour générer le signal de commande et comprenant une deuxième face de dissipation thermique,
- un premier dissipateur thermique, une troisième face du premier dissipateur thermique étant en contact thermique avec la première face de dissipation thermique du module électronique de puissance, une cinquième face du premier dissipateur thermique étant opposée à la troisième face du premier dissipateur thermique,
- un deuxième dissipateur thermique, une quatrième face du deuxième dissipateur thermique étant en contact thermique avec la deuxième face de dissipation thermique du module électronique de commande, une sixième face du deuxième dissipateur thermique étant opposée à la quatrième face du deuxième dissipateur thermique, la première face de dissipation thermique, la deuxième face de dissipation thermique, la troisième face du premier dissipateur thermique et la quatrième face du deuxième dissipateur thermique ayant une génératrice sensiblement parallèle à l’axe de rotation.
L’utilisation d’un module électronique de puissance et son dissipateur thermique ainsi qu’un module électronique de commande et son dissipateur thermique orientés parallèlement à l’axe de rotation permet d’améliorer le refroidissement du module électronique de puissance et du module électronique de commande. En effet le flux d’air de refroidissement généré par le ventilateur de la machine électrique tournante est aspiré dans la machine électrique tournante avec une direction axiale. Une telle orientation parallèle à l’axe de rotation permet de limiter les pertes de charge et donc augmenter le débit d’air de refroidissement sur le module électronique de puissance et/ou son refroidisseur et sur le module électronique de commande et son refroidisseur.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la cinquième face du premier dissipateur thermique comprend des premières ailettes de refroidissement et/ou la sixième face du deuxième dissipateur thermique comprend des deuxièmes ailettes de refroidissement.
L’utilisation d’ailettes de refroidissement permet d’augmenter la surface d’échange thermique avec le flux d’air de refroidissement et donc d’améliorer le refroidissement.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le système électronique comprend une pluralité de modules électroniques de puissance et de premiers dissipateurs thermiques.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le module électronique de commande comprend plusieurs sous modules électroniques comprenant chacun une deuxième face de dissipation thermique, le système électronique comprenant un deuxième dissipateur thermique pour chacun des sous modules électroniques, chacune des deuxièmes faces de dissipation thermique étant respectivement en contact thermique avec une quatrième face d’un deuxième dissipateur thermique. L’utilisation d’un module électronique de commande comprenant plusieurs sous modules électroniques, permet de réduire l’encombrement axial du système électronique.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, au moins deux dissipateurs thermiques parmi les premiers dissipateurs thermiques et les deuxièmes dissipateurs thermiques sont reliés par une partie de jonction entre les au moins deux dissipateurs thermiques, la partie de jonction étant en continuité de matière avec les au moins deux dissipateurs thermiques.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le système électronique comprend une capacité de filtrage, la capacité de filtrage comprenant une septième face de dissipation thermique, la septième face de dissipation thermique étant en contact thermique avec une huitième face de la partie de jonction, la partie de jonction formant un troisième dissipateur thermique.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le troisième dissipateur thermique relie soit un premier dissipateur thermique et un deuxième dissipateur thermique, soit deux deuxièmes dissipateurs thermiques.
Cette position du troisième dissipateur thermique permet de limiter réchauffement du troisième dissipateur thermique et donc de limiter réchauffement de la capacité de filtrage.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la première face de dissipation thermique et la troisième face du premier dissipateur thermique sont globalement planes.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la deuxième face de dissipation thermique et la quatrième face du deuxième dissipateur thermique sont globalement planes.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, un passage pour un fluide de refroidissement est formé entre au moins un premier dissipateur thermique et/ou au moins un deuxième dissipateur thermique et au moins un autre premier dissipateur thermique et/ou au moins un autre deuxième dissipateur thermique.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, les ailettes de refroidissement sont situées dans le passage.
L’invention porte aussi sur un ensemble électrique comprenant :
- une machine électrique tournante,
- un système électronique selon l’une des revendications précédentes.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la machine électrique tournante comprend un palier, le premier dissipateur thermique et/ou le deuxième dissipateur thermique étant formés par continuité de matière dans le palier.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la machine électrique tournante comprend un ventilateur, le fluide de refroidissement étant de G air entraîné par le ventilateur.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci et à l’examen du dessin annexé sur lequel :
- [Fig.l] la figure 1 représente un schéma électrique d’un ensemble électrique comportant un système électronique selon l’invention,
- [Fig.2] la figure 2 représente une vue schématique partielle en section d’un ensemble électrique comportant un système électronique selon un premier mode de réalisation de l’invention,
- [Fig.3] la figure 3 représente une vue schématique partielle en section d’un ensemble électrique comportant un système électronique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,
- [Fig.4] la figure 4 représente une vue partielle du système électronique selon une première variante du premier mode de réalisation de l’invention,
- [Fig.5] la figure 5 représente une vue partielle du système électronique selon une deuxième variante du premier mode de réalisation de l’invention,
- [Fig.6] la figure 6 représente une autre vue partielle du système électronique de la figure 5.
Sur toutes les figures, les éléments identiques ou assurant la même fonction portent les mêmes numéros de référence. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation ou que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d’ autres réalisations.
La figure 1 représente un ensemble électrique 100 dans lequel peut être mis en œuvre l’invention. L’ensemble électrique 100 est par exemple destiné à être implanté dans un véhicule automobile. L’ensemble électrique 100 comporte tout d’abord une source d’alimentation électrique 102 conçue pour fournir une tension continue U, par exemple comprise entre 20 V et 100 V, par exemple 48 V.
La source d’alimentation électrique 102 comporte par exemple une batterie. L’ensemble électrique 100 comporte en outre une machine électrique tournante 130 comportant plusieurs enroulements de phase (non représentés) destinés à présenter des tensions de phase respectives.
L’ensemble électrique 100 comporte en outre un système électronique 104.
Dans les différents modes de réalisation représentés sur les figures le système électronique 104 est un convertisseur de tension 104. Cependant dans d’autres modes de réalisation non représentés l’ensemble peut assurer une fonction différente.
Le convertisseur de tension 104 est connecté entre la source d’alimentation électrique 102 et la machine électrique 130 pour effectuer une conversion entre la tension continue U et les tensions de phase.
Le convertisseur de tension 104 comporte tout d’abord une ligne électrique positive 106 et une ligne électrique négative 108 destinées à être connectées à la source d’alimentation électrique 102 pour recevoir la tension continue U, la ligne électrique positive 106 recevant un potentiel électrique haut et la ligne électrique négative 108 recevant un potentiel électrique bas. La ligne électrique négative reçoit par exemple un potentiel nul et est connecté à une masse du véhicule automobile.
Le convertisseur de tension 104 comporte en outre au moins un module électronique de puissance 110 comportant une ou plusieurs lignes électriques de phase 122 destinées à être respectivement connectées à une ou plusieurs phases de la machine électrique 130, pour fournir leurs tensions de phase respectives.
Dans l’exemple décrit, le convertisseur de tension 104 comporte trois modules électroniques de puissance 110 comportant chacun deux lignes électriques de phase 122 connectées à deux phases de la machine électrique 130.
Plus précisément, dans l’exemple décrit, la machine électrique 130 comporte deux systèmes triphasés comportant chacun trois phases, et destinés à être électriquement déphasés de 120° l’un par rapport à l’autre. De préférence, les premières lignes électriques de phase 122 des modules électroniques de puissance 110 sont respectivement connectées aux trois phases du premier système triphasé, tandis que les deuxièmes lignes électriques de phase 122 des modules électroniques de puissance 110 sont respectivement connectées aux trois phases du deuxième système triphasé.
Chaque module électronique de puissance 110 comporte, pour chaque ligne électrique de phase 122, un premier interrupteur commandable 112 connecté entre la ligne électrique positive 106 et la ligne électrique de phase 122 et un deuxième interrupteur commandable 114 connecté entre la ligne électrique de phase 122 et la ligne électrique négative 108. Ainsi, les interrupteurs commandables 112, 114 sont agencés de manière à former un bras de hachage, dans lequel la ligne électrique de phase 122 forme un point milieu.
Chaque interrupteur commandable 112, 114 comporte des première et deuxième bornes principales 116, 118 et une borne de commande 120 destinée à sélectivement ouvrir et fermer l’interrupteur commandable 112, 114 entre ses deux bornes principales 116, 118 en fonction d’un signal de commande qui lui est appliqué. Les interrupteurs commandables 112, 114 sont de préférence des transistors, par exemple des transistors à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur (de l’anglais « Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » ou MOSFET) présentant une grille formant la borne de commande 120, et un drain et une source formant respectivement les bornes principales 116, 118.
Dans l’exemple décrit, les interrupteurs commandables 112, 114 ont chacun la forme d’une plaque, par exemple sensiblement rectangulaire, présentant une face supérieure et une face inférieure. La première borne principale 116 s’étend sur la face inférieure, tandis que la deuxième borne principale 118 s’étend sur la face supérieure. En outre, la face inférieure forme une face de dissipation de chaleur.
Le convertisseur de tension 104 comporte en outre, pour chaque module électronique de puissance 110, une capacité de filtrage 124 présentant une première borne 126 et une deuxième borne 128 respectivement connectées à la ligne électrique positive 106 et à la ligne électrique négative 108.
Il sera apprécié que la ligne électrique positive 106, la ligne électrique négative 108 et les lignes électriques de phase 122 sont des éléments rigides conçus pour supporter des courants électriques d’au moins 1 A. Elles présentent de préférence une épaisseur d’au moins 1 mm.
En outre, dans l’exemple décrit, la machine électrique 130 a à la fois une fonction d’alternateur et de moteur électrique. Plus précisément, le véhicule automobile comporte en outre un moteur thermique (non représenté) présentant un axe de sortie auquel la machine électrique 130 est reliée par exemple par une courroie ou par une chaîne ou par un train d’engrenages (non représentés). Le moteur thermique est destiné à entraîner des roues du véhicule automobile par l’intermédiaire de son axe de sortie. Ainsi, en fonctionnement comme alternateur, la machine électrique fournit de l’énergie électrique en direction de la source d’alimentation électrique 102 à partir de la rotation de l’axe de sortie. Le convertisseur de tension 104 fonctionne alors comme redresseur. En fonctionnement comme moteur électrique, la machine électrique entraîne l’arbre de sortie (en complément ou bien à la place du moteur thermique). Le convertisseur de tension 104 fonctionne alors comme onduleur.
La machine électrique 130 est par exemple localisée dans une boîte de vitesses ou bien dans un embrayage du véhicule automobile ou bien en lieu et place de l’alternateur.
La figure 2 représente l’ensemble électrique 100 comprenant la machine électrique 130 et le système électronique 104 selon un premier mode de réalisation.
La machine électrique 130 comprend, de manière connue, un rotor 204 monté sur un arbre 205 et un stator 202. L’arbre 205 est mobile en rotation autour d’un axe de rotation A et est guidé en rotation sur un palier avant 201 et un palier arrière 203. Le palier avant 201 et le palier arrière 203 sont fixés au stator 202. Dans les modes de réalisations représentés sur la figure 2 et la figure 3, le stator 202 est enserré entre le palier avant et le palier arrière 203. Au sens de l’invention les termes radial et radialement s’entendent par rapport à l’axe de rotation A. Dans un premier exemple non représenté le palier avant et le palier arrière peuvent être directement fixés l’un à l’autre et le stator, monté radialement, par rapport à l’axe de rotation A, à l’intérieur d’une partie cylindrique du palier avant et/ou du palier arrière.
Dans un deuxième exemple non représenté la machine électrique peut comprendre un boîtier cylindrique enserré entre le palier avant et le palier arrière. Le stator est par exemple monté fixe dans le boîtier cylindrique.
Le stator comprend les enroulements de phase de la machine électrique 130.
Un ventilateur 206 est lié en rotation directement ou indirectement à l’arbre 205.
Dans les exemples représentés sur la figure 2 et la figure 3, le palier arrière 203 comprend une partie globalement cylindrique radialement extérieure et une partie annulaire d’orientation radiale. Une ouverture radiale 223 est formée dans la partie globalement cylindrique et une ouverture axiale 224 est formée dans la partie annulaire d’orientation radiale.
Dans le deuxième exemple non représenté, l’ouverture radiale 223 peut être réalisée dans le boîtier cylindrique.
Le ventilateur 206 permet l’entrainement d’un fluide de refroidissement, par exemple de l’air, entre l’ouverture axiale 224 et l’ouverture radiale 223.
Le système électronique 104 est lié au palier arrière 203.
Le système électronique 104 comprend le module électronique de puissance 110 permettant la conversion d’un courant continu à un courant alternatif. Le module électronique de puissance comprend :
- une première barre omnibus et une deuxième barre omnibus permettant une alimentation du module électronique de puissance avec le courant continu, la première barre omnibus étant connectée à la ligne électrique positive 106, et la deuxième barre omnibus étant connectée à la ligne électrique négative 108,
- une troisième barre omnibus apte à alimenter un bobinage de phase de la machine électrique tournante 130, le troisième barre omnibus est connectée à la ligne électrique de phase 122,
- une broche de commande recevant un signal de commande permettant de piloter le module électronique de puissance, la broche de commande étant connectée à la borne de commande 120,
- une première face de dissipation thermique 225.
Le système électronique 104 comprend en outre un module électronique de commande 209 configuré pour générer le signal de commande. Le module électronique de commande 209 comprend une deuxième face de dissipation thermique 227.
Le système électronique 104 comprend en outre un premier dissipateur thermique 207. Le premier dissipateur thermique 207 comprend une troisième face 226 en contact thermique avec la première face 225 de dissipation thermique du module électronique de puissance 110. Le contact thermique est par exemple réalisé grâce à une pâte ou une colle thermique. Le premier dissipateur thermiques 207 comprend une cinquième face 229 opposée à la troisième face 226 du premier dissipateur thermique. Le système électronique 104 comprend également un deuxième dissipateur thermique 208. Le deuxième dissipateur thermique 208 comprend une quatrième face 230 en contact thermique avec la deuxième face de dissipation thermique 227 du module électronique de commande 209. Le contact thermique est par exemple réalisé grâce à une pâte ou une colle thermique. Le deuxième dissipateur thermique 208 comprend une sixième face 231 opposée à la quatrième face 230 du deuxième dissipateur thermique 208.
La première face de dissipation thermique 225, la deuxième face de dissipation thermique 227, la troisième face 226 du premier dissipateur thermique et la quatrième face 230 du deuxième dissipateur thermique ont une génératrice sensiblement parallèle à l’axe de rotation A de la machine électrique 130.
Dans les modes de réalisation représentés sur la figure 2, la figure 4, la figure 5 et la figure 6, la première face de dissipation thermique 225, la deuxième face de dissipation thermique 227, la troisième face 226 du premier dissipateur thermique et la quatrième face 230 du deuxième dissipateur thermique sont planes et sont parallèles à l’axe de rotation A de la machine électrique 130.
Dans d’autres modes de réalisation non représentés, la première face de dissipation thermique 225, la deuxième face de dissipation thermique 227, la troisième face 226 du premier dissipateur thermique et la quatrième face 230 du deuxième dissipateur thermique ne sont pas planes et sont par exemple des portions de cylindre, par exemple des portions de cylindre de base circulaire.
La cinquième face 229 du premier dissipateur thermique 207 peut comprendre des premières ailettes de refroidissement 210.
La sixième face 231 du deuxième dissipateur thermique peut comprendre des deuxièmes ailettes de refroidissement 211.
La figure 3 représente l’ensemble électrique 100 comprenant la machine électrique 130 et le système électronique 104 selon un deuxième mode de réalisation.
Le deuxième mode de réalisation est similaire au premier mode de réalisation. Cependant dans le deuxième mode de réalisation, la première face de dissipation thermique 225 et la troisième face 226 du premier dissipateur thermique 207 ont une première génératrice 232 qui forme un premier angle 213 strictement supérieur à 0 degré et strictement inférieur à 90 degrés avec l’axe de rotation A. De préférence, la première face de dissipation thermique 225 et la troisième face 226 du premier dissipateur thermique 207 forment un premier angle 213 strictement supérieur à 0 degré et strictement inférieur à 45 degrés avec G axe de rotation A.
Le module électronique de commande 209 du système électronique 104 selon le deuxième mode de réalisation peut également comprendre une deuxième face de dissipation thermique 227. Le système électronique 104 comprend un deuxième dissipateur thermique 208. Une quatrième face 230 du deuxième dissipateur thermique 208 est en contact thermique avec la deuxième face de dissipation thermique 227 du module électronique de commande. Le contact thermique est par exemple réalisé grâce à une pâte ou une colle thermique. Une sixième face 231 du deuxième dissipateur thermique 208 est opposée à la quatrième face 230 du deuxième dissipateur thermique 208.
La deuxième face de dissipation thermique 227 et la quatrième face 230 du deuxième dissipateur thermique 208 ont ayant une deuxième génératrice 233 formant un deuxième angle 212 strictement supérieur à 0 degré et strictement inférieur à 90 degrés avec l’axe de rotation A. De préférence le deuxième angle 212 est strictement supérieur à 0 degré et inférieur ou égal à 45 degrés avec l’axe de rotation A.
Comme dans le premier mode de réalisation, la cinquième face 229 du premier dissipateur thermique 207 peut comprendre des premières ailettes de refroidissement 210.
De même, la sixième face 231 du deuxième dissipateur thermique peut comprendre des deuxièmes ailettes de refroidissement 211. Dans une variante non représentée du deuxième mode de réalisation, le système électronique 104 ne comprend pas de deuxième dissipateur thermique.
Un passage 228 pour un fluide de refroidissement est formé entre au moins un premier dissipateur thermique 207 et/ou au moins un deuxième dissipateur thermique 208 et au moins un autre premier dissipateur thermique 207 et/ou au moins un autre deuxième dissipateur thermique 208.
Le passage 228 est par exemple situé radialement au niveau de l’ouverture axiale 224. Le ventilateur 206 peut alors générer un flux 214 d’un fluide de refroidissement, par exemple de l’air ambiant, dans le passage 228 puis dans l’ouverture axiale 224 puis dans le ventilateur 206 puis dans l’ouverture radiale 223 pour être évacué.
Dans les modes de réalisations représentés sur la figure 2, la figure 3 et la figure 4, les ailettes du premier dissipateur thermique et du deuxième dissipateur thermique sont disposées dans le passage 228 de manière à favoriser un échange thermique entre les dissipateurs thermiques et le flux 214.
La figure 4, la figure 5 et la figure 6 représentent des vues schématiques partielles d’un module de filtrage du système électronique 104 selon des variantes du premier mode de réalisation de l’invention. Pour faciliter la lecture de ces figures, seuls les dissipateurs thermiques ont été représentés.
Le système électronique 104 peut comprendre une pluralité de modules électroniques de puissance 110 et une pluralité de premiers dissipateurs thermiques 207. Par exemple chaque module électronique de puissance 110 est en contact thermique avec un premier dissipateur thermique 207 qui lui est propre.
Le module électronique de commande 209 peut comprendre plusieurs sous modules électroniques comprenant chacun une deuxième face de dissipation thermique 227. Le système électronique 104 peut comprendre alors un deuxième dissipateur thermique 208 pour chacun des sous modules électroniques. Chacune des deuxièmes faces de dissipation thermique 227 est respectivement en contact thermique avec une quatrième face 230 d’un deuxième dissipateur thermique 208.
Chaque sous-module comprend par exemple un substrat, des conducteurs électriques ainsi que des composants électroniques. Chaque sous module comprend par exemple une carte électronique unique comprenant des traces conductrices dans/sur le substrat.
Les sous modules sont par exemple reliés entre eux par des conducteurs électriques tels des fils électriques souples, une nappe électrique ou un interconnecteur, par exemple un interconnecteur comprenant des conducteurs électriques surmoulé dans une matière plastique.
La variante représentée sur la figure 4 comprend par exemple trois premiers dissipateurs thermiques 207 et huit deuxièmes dissipateurs thermiques 208. Les trois premiers dissipateurs thermiques 207 et trois deuxièmes dissipateurs thermiques 208 sont disposés radialement à l’extérieur de manière à former un premier polygone, ici un hexagone. Les cinq autres deuxièmes dissipateurs thermique 208 sont disposés radialement à l’intérieur des premiers et deuxièmes dissipateurs précédents. Ces cinq deuxièmes dissipateurs 208 sont également disposés de manière à former un deuxième polygone, ici également un hexagone.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, le premier polygone et le deuxième polygone ont un nombre de côtés différent.
Un ou plusieurs des côtés du deuxième polygone peut ne pas être occupé par un dissipateur thermique de manière à libérer un espace pour d’autres composants, par exemple pour un porte balais (non représenté) de la machine électrique 130.
Dans la variante de la figure 4, les dissipateurs thermiques disposés radialement à l’extérieur ont leur troisième face ou quatrième face orientée radialement vers l’extérieur en sorte que les modules électroniques de puissance 110 et les sous-modules du module électronique de commande 209 sont disposés radialement à l’extérieur des dissipateurs thermiques avec lesquels ils sont en contact thermique.
Les dissipateurs thermiques disposés radialement à l’intérieur ont leur quatrième face orientée radialement vers l’intérieur en sorte que les sous-modules du module électronique de commande 209 sont disposés radialement à l’intérieur des dissipateurs thermiques avec lesquels ils sont en contact thermique.
Le passage 228 pour le flux 214 de fluide de refroidissement est formé entre les dissipateurs du premier polygone et les dissipateurs du deuxième polygone. Les ailettes de refroidissement des dissipateurs thermiques sont disposées dans le passage 228.
Au moins deux dissipateurs thermiques parmi les premiers dissipateurs thermiques 207 et les deuxièmes dissipateurs thermiques 208 sont reliés par une partie de jonction 220 entre les au moins deux dissipateurs thermiques. La partie de jonction est en continuité de matière avec les au moins deux dissipateurs thermiques. Dans la variante de la figure 4 les trois premiers dissipateurs thermiques 207 sont reliés par une partie de jonction 220. Les trois deuxièmes dissipateurs thermiques 208 formant le reste du premier polygone sont également relié par une partie de jonction 220.
Dans cette variante il n’y a pas de partie de jonction entre les premiers dissipateurs thermiques 207 et les deuxièmes dissipateurs thermiques 208 du premier polygone. Cette absence de partie de jonction permet de limiter réchauffement par conduction thermique entre les premiers dissipateurs thermiques 207 et les deuxièmes dissipateurs thermiques 208.
La capacité de filtrage 124 comprend une septième face de dissipation thermique. La septième face de dissipation thermique est en contact thermique avec une huitième face 219 d’une partie de jonction formant un troisième dissipateur thermique 221 pour la capacité de filtrage 124. Le contact thermique entre la capacité de filtrage 124 et la huitième face de dissipation thermique est par exemple réalisé par l’intermédiaire d’une pâte thermique ou d’une colle thermique.
La capacité de filtrage 124 est par exemple un condensateur chimique cylindrique dont une extrémité forme la septième face de dissipation thermique. La septième face de dissipation thermique peut également comprendre tout ou partie de la surface cylindrique externe du condensateur chimique cylindrique.
Le troisième dissipateur thermique 221 relie soit un premier dissipateur thermique 207 et un deuxième dissipateur thermique 208, soit deux deuxièmes dissipateurs thermiques 208.
Dans la variante de la figure 4 deux troisièmes dissipateurs thermiques 221 sont disposés chacun entre deux deuxièmes dissipateurs 208 des trois deuxièmes dissipateurs thermique 208 formant trois des côtés du premier polygone.
Les troisièmes dissipateurs thermiques 221 peuvent comprendre une pluralité de huitième faces 219 de manière à permettre le refroidissement d’une pluralité de capacités de filtrage 124.
Dans la variante de la figure 4 les deux troisièmes dissipateurs thermiques 221 comprennent chacun deux huitièmes faces 219.
Un quatrième dissipateur thermique 222 peut être formé à une extrémité d’un premier dissipateur thermique 207 ou d’un deuxième dissipateur thermique 208. Le quatrième dissipateur thermique 222 comprend une huitième face 219 en contact thermique avec la septième face de dissipation thermique d’une capacité de filtrage 124.
Le quatrième dissipateur thermique 222 n’assure pas de jonction directe entre deux premiers dissipateurs thermiques 207 ou entre un premier dissipateur thermique 207 et un deuxième dissipateur thermique 208 ou entre deux deuxièmes dissipateurs thermiques 208. Cette absence de jonction directe est par exemple réalisée grâce à une fente 232 entre le quatrième dissipateur thermique et un premier dissipateur thermique 207 ou un deuxième dissipateur thermique 208.
La fente 232 permet de limiter le transfert de chaleur entre ce dernier premier dissipateur thermique 207 ou deuxième dissipateur thermique 208. La variante de la figure 4 comprend deux quatrièmes dissipateurs thermiques 222. Chacun des deux quatrièmes dissipateurs thermiques 222 est formé à l’extrémité d’un deuxième dissipateur thermique. Une fente 232 est réalisée entre chacun des deux quatrièmes dissipateurs thermiques et le premier dissipateur thermique adjacent au deuxième dissipateur thermique.
La variante de la figure 5 est similaire à la variante de la figure 4. Cependant dans la variante de la figure 5 les ailettes de refroidissement des premiers dissipateurs thermiques 207 et deuxièmes dissipateurs thermiques 208 ne sont pas situées dans le passage 228. Les modules électroniques de puissance 110 et les sous-modules du module électronique de commande 209 sont situés dans le passage 228.
Cette variante peut permettre une plus grande proximité entre les modules électroniques de puissance 110 et les sous-modules du module électronique de commande 209. Une telle proximité peut être avantageuse pour réaliser des connexions électriques entre les modules électroniques de puissance 110 et le module électronique de commande 209.
La figure 6 est une vue isométrique schématique des différents dissipateurs thermiques de la variante de la figure 5.
Le premier dissipateur thermique 207 et/ou le deuxième dissipateur thermique 208 peuvent être formés par continuité de matière dans un des paliers 201, 203 de la machine électrique 130, notamment dans le palier arrière 203. Par exemple le palier arrière 203, le premier dissipateur thermique 207 et le deuxième dissipateur thermique 208 sont réalisés d’une seule pièce par exemple dans un alliage d’ aluminium.
Dans un autre mode de réalisation non représenté le premier dissipateur thermique 207 et le deuxième dissipateur thermique 208 sont réalisés d’une seule pièce en continuité de matière de manière à former un bloc de refroidissement. Le bloc de refroidissement est par exemple fixé sur le palier arrière par exemple grâce à une liaison vissée.
Dans un autre mode de réalisation le premier dissipateur thermique 207 et le deuxième dissipateur thermique 208 sont indépendamment fixés sur le palier arrière par exemple grâce à des liaisons vissées.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système électronique (104), pour alimenter une machine électrique tournante (130) ayant un axe de rotation (A), comprenant : a. un module électronique de puissance (110) permettant la conversion d’un courant continu à un courant alternatif, le module électronique de puissance (110) comprenant : i. une première barre omnibus et une deuxième barre omnibus permettant une alimentation du module électronique de puissance (110) avec le courant continu, ii. une troisième barre omnibus apte à alimenter un bobinage de phase d’une machine électrique tournante (130), iii. une broche de commande recevant un signal de commande permettant de piloter le module électronique de puissance (110), iv. une première face de dissipation thermique (225), b. un module électronique de commande (209) configuré pour générer le signal de commande, c. un premier dissipateur thermique (207), une troisième face (226) du premier dissipateur thermique (207) étant en contact thermique avec la première face de dissipation thermique (225) du module électronique de puissance (110), une cinquième face (229) du premier dissipateur thermique (207) étant opposée à la troisième face (226) du premier dissipateur thermique (207), la première face de dissipation thermique (225) et la troisième face (226) du premier dissipateur thermique (207) ayant une première génératrice formant un premier angle (213) strictement supérieur à 0 degré et strictement inférieur à 90 degrés avec l’axe de rotation (A) notamment formant un premier angle (213) strictement supérieur à 0 degré et inférieur ou égal à 45 degrés avec l’axe de rotation (A).
[Revendication 2] Système électronique (104) selon la revendication précédente dans lequel le module électronique de commande (209) comprend une deuxième face de dissipation thermique (227), le système électronique (104) comprenant un deuxième dissipateur thermique (208), une quatrième face (230) du deuxième dissipateur thermique (208) étant en contact thermique avec la deuxième face de dissipation thermique (227) du module électronique de commande (209), une sixième face (231) du deuxième dissipateur thermique (208) étant opposée à la quatrième face (230) du deuxième dissipateur thermique (208), la deuxième face de dissipation thermique (227) et la quatrième face (230) du deuxième dissipateur thermique (208) ayant une deuxième génératrice formant un deuxième angle (212) strictement supérieur à 0 degré et strictement inférieur à 90 degrés avec l’axe de rotation (A) notamment formant un deuxième angle (212) strictement supérieur à 0 et inférieur ou égal à 45 degrés avec l’axe de rotation (A).
[Revendication 3] Système électronique (104), pour alimenter une machine électrique tournante (130) ayant un axe de rotation (A), comprenant : a. un module électronique de puissance (110) permettant la conversion d’un courant continu à un courant alternatif, le module électronique de puissance (110) comprenant : i. une première barre omnibus et une deuxième barre omnibus permettant une alimentation du module électronique de puissance (110) avec le courant continu, ii. une troisième barre omnibus apte à alimenter un bobinage de phase d’une machine électrique tournante (130), iii. une broche de commande recevant un signal de commande permettant de piloter le module électronique de puissance (110), iv. une première face de dissipation thermique (225), b. un module électronique de commande (209) configuré pour générer le signal de commande et comprenant une deuxième face de dissipation thermique (227), c. un premier dissipateur thermique (207), une troisième face (226) du premier dissipateur thermique (207) étant en contact thermique avec la première face de dissipation thermique (225) du module électronique de puissance (110), une cinquième face (229) du premier dissipateur thermique (207) étant opposée à la troisième face (226) du premier dissipateur thermique (207), d. un deuxième dissipateur thermique (208), une quatrième face (230) du deuxième dissipateur thermique (208) étant en contact thermique avec la deuxième face de dissipation thermique (227) du module électronique de commande, une sixième face (231) du deuxième dissipateur thermique (208) étant opposée à la quatrième face du deuxième dissipateur thermique (208), la première face de dissipation thermique (225), la deuxième face de dissipation thermique (227), la troisième face (226) du premier dissipateur thermique (207) et la quatrième face (230) du deuxième dissipateur thermique (208) ayant une génératrice sensiblement parallèle à l’axe de rotation (A).
[Revendication 4] Système électronique (104) selon l’une des revendications 2 et 3 dans lequel la cinquième face (229) du premier dissipateur thermique (207) comprend des premières ailettes de refroidissement (210) et/ou la sixième face (231) du deuxième dissipateur thermique (208) comprend des deuxièmes ailettes de refroidissement (211).
[Revendication 5] Système électronique (104) selon l’une des revendications précédentes comprenant une pluralité de modules électroniques de puissance (110) et de premiers dissipateurs thermiques (207).
[Revendication 6] Système électronique (104) selon l’une des revendications 2 à 5 dans lequel le module électronique de commande (209) comprend plusieurs sous modules électroniques comprenant chacun une deuxième face de dissipation thermique (227), le système électronique (104) comprenant un deuxième dissipateur thermique (208) pour chacun des sous modules électroniques, chacune des deuxièmes faces de dissipation thermique (227) étant respectivement en contact thermique avec une quatrième face (230) d’un deuxième dissipateur thermique (208).
[Revendication 7] Système électronique (104) selon l’une des revendications 2 et 3 et selon l’une des revendications 5 et 6, dans lequel au moins deux dissipateurs thermiques parmi les premiers dissipateurs thermiques (207) et les deuxièmes dissipateurs thermiques (208) sont reliés par une partie de jonction (220) entre les au moins deux dissipateurs thermiques, la partie de jonction (220) étant en continuité de matière avec les au moins deux dissipateurs thermiques.
[Revendication 8] Système électronique (104) selon la revendication précédente comprenant une capacité de filtrage (124), la capacité de filtrage (124) comprenant une septième face de dissipation thermique, la septième face de dissipation thermique étant en contact thermique avec une huitième face (219) de la partie de jonction (220), la partie de jonction formant un troisième dissipateur thermique (221).
[Revendication 9] Système électronique (104) selon la revendication précédente dans lequel le troisième dissipateur thermique (221) relie soit un premier dissipateur thermique (207) et un deuxième dissipateur thermique (208), soit deux deuxièmes dissipateurs thermiques (208).
[Revendication 10] Système électronique (104) selon l’une des revendications précédentes dans lequel la première face de dissipation thermique (225) et la troisième face (226) du premier dissipateur thermique (207) sont globalement planes.
[Revendication 11] Système électronique (104) selon l’une des revendications 2 à 12 dans lequel la deuxième face de dissipation thermique (227) et la quatrième face (230) du deuxième dissipateur thermique (208) sont globalement planes.
[Revendication 12] Système électronique (104) selon l’une des revendications précédentes dans lequel un passage (228) pour un fluide de refroidissement est formé entre au moins un premier dissipateur thermique (207) et/ou au moins un deuxième dissipateur thermique (208) et au moins un autre premier dissipateur thermique (207) et/ou au moins un autre deuxième dissipateur thermique (208).
[Revendication 13] Ensemble électrique (100) comprenant : a. une machine électrique tournante (130), b. un système électronique (104) selon l’une des revendications précédentes.
[Revendication 14] Ensemble électrique (100) selon la revendication précédente et selon l’une des revendications 2 et 3 dans lequel la machine électrique tournante (130) comprend un palier (203), le premier dissipateur thermique (210) et/ou le deuxième dissipateur thermique (211) étant formés par continuité de matière dans le palier (203). [Revendication 15] Ensemble électrique (100) selon l’une des revendications 13 et 14 prise en combinaison avec la revendication 11 dans lequel la machine électrique tournante (130) comprend un ventilateur (206), le fluide de refroidissement étant de l’air entraîné par le ventilateur (206).
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