FR3142627A1 - Cooling device for an axial magnetic flux electric machine. - Google Patents

Cooling device for an axial magnetic flux electric machine. Download PDF

Info

Publication number
FR3142627A1
FR3142627A1 FR2212396A FR2212396A FR3142627A1 FR 3142627 A1 FR3142627 A1 FR 3142627A1 FR 2212396 A FR2212396 A FR 2212396A FR 2212396 A FR2212396 A FR 2212396A FR 3142627 A1 FR3142627 A1 FR 3142627A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
axial
conduit
cooling
electric machine
magnetic flux
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
FR2212396A
Other languages
French (fr)
Inventor
Michel Raoul
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to FR2212396A priority Critical patent/FR3142627A1/en
Publication of FR3142627A1 publication Critical patent/FR3142627A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14Stator cores with salient poles
    • H02K1/146Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148Sectional cores
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2793Rotors axially facing stators
    • H02K1/2795Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2796Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets where both axial sides of the rotor face a stator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

Machine électrique à flux magnétique axial à 2 stators 10,20 avec circuit de refroidissement par un liquide en contact avec les bobines 13 et les culasses 14. Les stators sont composés d’une carcasse 11a ,21 en matériau amagnétique ou composite comprenant une partie radiale 11ar,21r plus ou moins en forme de disque, qui supportent des plots statoriques 12 et deux extensions axiales plus ou moins cylindriques intérieurement 11ai,21i et extérieurement 11ae,21e entourant les bobinages 13 et la culasse 14. Les prolongements axiaux sont fermés par les couvercles 16,25 et ferment les chambres étanches 16a,25a de circulation du fluide de refroidissement. Le liquide de refroidissement parvient aux chambres de refroidissement via un conduit unique 31, situé dans la zone la plus en hauteur de la machine. Ce conduit déverse le liquide de refroidissement dans un conduit radial 33 appartenant à la plaque centrale 30 séparant les deux stators 10,20. Le liquide de refroidissement circule ensuite dans un conduit axial 34 dans les carcasses 11ae,21e et à l’extrémité de ces conduits, un évidement 35 donne un passage communiquant avec la chambre de refroidissement 16a, 25a. Puis le liquide de refroidissement parvenu en partie basse des chambres 16a,25a, est évacué par un évidement 35 en communication avec deux seconds conduits 34 axiaux dans les extensions axiales 11ae,21e. Le liquide de refroidissement se déverse ensuite dans une chambre 33 appartenant à la plaque centrale 30 en communication avec le conduit unique d’évacuation 32. Figure pour l’abrégé : Fig. 8bAxial magnetic flux electric machine with 2 stators 10.20 with cooling circuit by a liquid in contact with the coils 13 and the yokes 14. The stators are composed of a carcass 11a, 21 in non-magnetic or composite material comprising a radial part 11ar, 21r more or less disc-shaped, which support stator pads 12 and two more or less cylindrical axial extensions internally 11ai, 21i and externally 11ae, 21e surrounding the windings 13 and the yoke 14. The axial extensions are closed by the covers 16,25 and close the sealed chambers 16a,25a for circulating the cooling fluid. The coolant reaches the cooling chambers via a single conduit 31, located in the highest area of the machine. This conduit discharges the cooling liquid into a radial conduit 33 belonging to the central plate 30 separating the two stators 10,20. The cooling liquid then circulates in an axial conduit 34 in the carcasses 11ae, 21e and at the end of these conduits, a recess 35 gives a passage communicating with the cooling chamber 16a, 25a. Then the cooling liquid arriving in the lower part of the chambers 16a, 25a is evacuated through a recess 35 in communication with two second axial conduits 34 in the axial extensions 11ae, 21e. The cooling liquid then flows into a chamber 33 belonging to the central plate 30 in communication with the single evacuation conduit 32. Figure for abstract: Fig. 8b

Description

Dispositif de refroidissement d'une machine électrique à flux magnétique axial.Cooling device for an axial magnetic flux electric machine. DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTIONTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

La présente invention concerne un moteur ou une génératrice électrique dite à flux magnétique axial comportant au moins un rotor discoïde à plusieurs plots d’aimants permanents et au moins un stator plat de forme annulaire à plusieurs bobines réparties radialement de manière régulière et dont l’axe est orienté parallèlement à celui du rotor.The present invention relates to a motor or an electric generator called axial magnetic flux comprising at least one discoid rotor with several permanent magnet pads and at least one flat stator of annular shape with several coils distributed radially in a regular manner and whose axis is oriented parallel to that of the rotor.

ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

On connait deux concepts principaux : celui comportant un stator central et deux rotors latéraux, illustré par la publication GB2482928, et à l’inverse celui comportant un rotor central agencé entre deux stators, illustré par la publication FR3064422. Précisément, l’invention se rapporte au deuxième type.We know two main concepts: that comprising a central stator and two lateral rotors, illustrated by the publication GB2482928, and conversely that comprising a central rotor arranged between two stators, illustrated by the publication FR3064422. Precisely, the invention relates to the second type.

Dans ce concept, le rotor étant confiné entre les stators, il ne peut être refroidi. S’il y a un échauffement excessif généré principalement par les courants de Foucault, les aimants peuvent perdre leurs caractéristiques magnétiques lorsque la température dépasse une valeur critique. De plus, l’échauffement par rayonnement des stators peut encore augmenter la température du rotor. La solution proposée dans la publication FR3110767 pour atténuer l’échauffement est la très forte segmentation des blocs d’aimants. Les courants de Foucault sont alors drastiquement réduits.In this concept, the rotor being confined between the stators, it cannot be cooled. If there is excessive heating generated mainly by eddy currents, the magnets can lose their magnetic characteristics when the temperature exceeds a critical value. In addition, radiation heating of the stators can further increase the rotor temperature. The solution proposed in publication FR3110767 to reduce heating is the very strong segmentation of the magnet blocks. The eddy currents are then drastically reduced.

Dans la publication FR3046888, chaque stator est un assemblage de plots identiques portant des bobines. Un plot, est un empilage radial de tôles ferromagnétiques fines isolées électriquement, de plusieurs tailles afin d’obtenir une forme trapézoïdale. L’empilage radial des tôles permet à chaque dent de former, à l’arrière, une portion de culasse (bouclage du circuit magnétique) et, à l’avant, l’isthme face au disque rotor. Il est bien connu que les matériaux ferromagnétiques, conducteurs d’électricité, placés dans un champ magnétique variable alternatif sont parcourus par des courants électriques parasites : les courants de Foucault. Cela crée des échauffements qui réduisent le rendement énergétique de la machine. La solution proposée pour atténuer ces pertes énergétiques dans la publication GB2482928 est de remplacer l’empilage des tôles par un «Soft Magnetic Composites – SMC». Le plot statorique est réalisé à partir d’une poudre de fer doux, dont les particules sont enrobées d’un isolant électrique. La poudre est compressée dans un moule pour obtenir la forme voulue, puis subit un traitement thermique afin d’assurer cohésion et résistance mécanique.In publication FR3046888, each stator is an assembly of identical pads carrying coils. A pad is a radial stack of thin electrically insulated ferromagnetic sheets, of several sizes in order to obtain a trapezoidal shape. The radial stacking of the sheets allows each tooth to form, at the rear, a portion of the cylinder head (looping of the magnetic circuit) and, at the front, the isthmus facing the rotor disk. It is well known that ferromagnetic materials, conductors of electricity, placed in a variable alternating magnetic field are traversed by parasitic electric currents: eddy currents. This creates overheating which reduces the energy efficiency of the machine. The solution proposed to mitigate these energy losses in publication GB2482928 is to replace the stacking of the sheets with a “Soft Magnetic Composites – SMC”. The stator pad is made from a soft iron powder, the particles of which are coated with an electrical insulator. The powder is compressed in a mold to obtain the desired shape, then undergoes a heat treatment to ensure cohesion and mechanical resistance.

Pour la réalisation d’un stator, il y a de multiples façons d’assembler les plots. Dans la publication FR3046888 chaque portion est rapportée et maintenue sur une plaque support par une queue d’aronde, ou par l’insertion dans une rainure et soudage. Chaque portion peut aussi être collée directement sur cette plaque qui est ensuite rapportée sur la toile de carter, commune à la chambre à eau.To make a stator, there are multiple ways to assemble the pads. In publication FR3046888 each portion is attached and held on a support plate by a dovetail, or by insertion into a groove and welding. Each portion can also be glued directly to this plate which is then attached to the casing canvas, common to the water chamber.

Pour une machine ainsi réalisée, le moyen de refroidissement est un échange par conduction entre le liquide de refroidissement circulant dans une chambre dans chaque carter et le plot statorique, et cela à travers la tôle support des plots et la toile de carter.For a machine thus produced, the cooling means is an exchange by conduction between the cooling liquid circulating in a chamber in each casing and the stator pad, and this through the support plate of the pads and the casing fabric.

La capacité de refroidissement détermine la puissance maximale de la machine. Améliorer le refroidissement est possible en faisant en sorte que les sources de chaleur, effet Joules dans les bobinages, courant de foucault entraînant des pertes fer soient en contact direct avec le liquide de refroidissement.The cooling capacity determines the maximum power of the machine. Improving cooling is possible by ensuring that the heat sources, Joules effect in the windings, eddy current leading to iron losses are in direct contact with the cooling liquid.

PRESENTATION DE L’INVENTIONPRESENTATION OF THE INVENTION

l’objet de cette invention est de proposer un dispositif de refroidissement qui comprend, par stator, une chambre de circulation du fluide de refroidissement dans laquelle ce dernier est en contact direct avec les sources de chaleurs.the object of this invention is to propose a cooling device which comprises, by stator, a cooling fluid circulation chamber in which the latter is in direct contact with the heat sources.

Selon une première caractéristique, le stator possède une carcasse en matériau amagnétique ou composite comprenant une plaque radiale, support des plots statoriques et deux prolongements axiaux plus ou moins cylindriques entourant intérieurement et extérieurement les bobinages et la culasse.According to a first characteristic, the stator has a carcass made of non-magnetic or composite material comprising a radial plate, supporting the stator pads and two more or less cylindrical axial extensions surrounding internally and externally the windings and the yoke.

Selon une seconde caractéristique, chaque chambre est fermée à l’extrémité des prolongements axiaux par un couvercle en forme d’anneau.According to a second characteristic, each chamber is closed at the end of the axial extensions by a ring-shaped cover.

Selon d’autres caractéristiques, le liquide de refroidissement parvient aux chambres de refroidissement via un conduit unique, situé dans la zone la plus haute de la machine, supporté par la plaque centrale séparant les deux stators et communiquant avec un conduit radial réalisé dans cette dernière.According to other characteristics, the coolant reaches the cooling chambers via a single conduit, located in the highest zone of the machine, supported by the central plate separating the two stators and communicating with a radial conduit produced in the latter .

Le liquide de refroidissement circule ensuite dans un conduit axial interne au prolongement extérieur de la carcasse de chaque stator.The cooling liquid then circulates in an internal axial conduit at the external extension of the carcass of each stator.

A l’extrémité de ce conduit un évidement donne un passage communiquant avec la chambre de refroidissement.At the end of this conduit a recess gives a passage communicating with the cooling chamber.

le liquide de refroidissement, arrivé en partie basse de la machine est évacué par un évidement en communication avec un second conduit axial interne au prolongement axial extérieur de la carcasse.the cooling liquid, arriving in the lower part of the machine, is evacuated through a recess in communication with a second internal axial conduit to the external axial extension of the carcass.

Le liquide de refroidissement se déverse ensuite dans une chambre radiale dans la plaque centrale en communication avec un conduit unique d’évacuation.The coolant then flows into a radial chamber in the central plate in communication with a single discharge conduit.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Ces caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :These characteristics, aims and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows and with regard to the appended drawings given by way of non-limiting examples and in which:

est une première vue en coupe de la machine complète. is a first sectional view of the complete machine.

est une seconde vue en coupe de la machine complète, montrant différents dispositifs de fixation. is a second sectional view of the complete machine, showing various fixing devices.

est une troisième vue en coupe de la machine complète, montrant les conduits d’alimentation et d’évacuation du fluide de refroidissement. is a third sectional view of the complete machine, showing the cooling fluid supply and discharge pipes.

est une vue en coupe du stator gauche partiellement assemblé. is a cutaway view of the partially assembled left stator.

est une vue en coupe des composants du stator gauche présentés en éclaté, puis celui-ci complètement assemblé. is a sectional view of the left stator components shown in exploded form, then completely assembled.

est une vue en coupe du stator droit partiellement assemblé. is a sectional view of the partially assembled right stator.

est une vue en coupe des composants du stator droit présentés en éclaté, puis celui-ci complètement assemblé. is a sectional view of the right stator components shown in exploded form, then completely assembled.

est une vue en coupe des composants du moyeu du rotor présentés en éclaté, puis celui-ci complètement assemblé. is a sectional view of the rotor hub components shown exploded, then completely assembled.

est une vue en coupe des composants du rotor présentés en éclaté. is a sectional view of the rotor components shown in exploded form.

est une vue en coupe du rotor assemblé. is a sectional view of the assembled rotor.

est une vue en coupe et en éclaté du stator gauche, du rotor et des composants nécessaires à leur assemblage. is a sectional and exploded view of the left stator, the rotor and the components necessary for their assembly.

est une vue en coupe du rotor assemblé sur le stator gauche. is a sectional view of the rotor assembled on the left stator.

est une vue en coupe du bloc moteur dans le plan des tuyaux d’alimentation et d’évacuation du liquide de refroidissement. is a sectional view of the engine block in the plane of the coolant supply and discharge pipes.

est une vue en coupe, dans le même plan, de la machine assemblée avec les sens de circulation du fluide de refroidissement. is a sectional view, in the same plane, of the assembled machine with the directions of circulation of the cooling fluid.

La machine électrique présentée selon une première coupe sur la est composée d’un bloc moteur agencé dans un carter enveloppe 70 et une plaque de fermeture 80.The electric machine presented in a first section on the is composed of a motor block arranged in an envelope casing 70 and a closing plate 80.

Le bloc moteur est constitué:

  • du stator gauche 10 lié au carter 70 à l’aide des vis 72 ;
  • du stator droit 20 ;
  • de la plaque entretoise centrale 30 qui procure un espace axial précis entre les deux stators 10,20 ;
  • du rotor discoïde 40 porté par un roulement 45, assemblé à l’aide des vis 46, et porté par le stator gauche 10 ;
  • du résolveur 60 (dispositif de mesure de la vitesse de rotation et de la position angulaire du rotor) dont le stator est fixé sur le couvercle 80 par les vis 62.
  • Enfin le couvercle 80 est fixé sur le carter 70 à l’aide des vis 81. L’ensemble de la machine est fixé à une transmission (réducteur ou boîte de vitesses) à l’aide des vis 82.
The engine block consists of:
  • of the left stator 10 linked to the casing 70 using screws 72;
  • of the right stator 20;
  • the central spacer plate 30 which provides a precise axial space between the two stators 10,20;
  • of the discoid rotor 40 carried by a bearing 45, assembled using screws 46, and carried by the left stator 10;
  • of the resolver 60 (device for measuring the speed of rotation and the angular position of the rotor) whose stator is fixed on the cover 80 by screws 62.
  • Finally the cover 80 is fixed on the casing 70 using screws 81. The entire machine is fixed to a transmission (reducer or gearbox) using screws 82.

La coupe de la machine électrique présentée sur la selon une seconde coupe, montre des fixations supplémentaires et en particulier :

  • Le pion 11c de centrage des deux éléments 11a,11b de la carcasse 11 du stator 10, décrits ci-après ;
  • Des vis 17 d’assemblage de deux éléments 11a,11b de la carcasse 11 du stator 10 et du couvercle 16.
  • Des vis 18 de fixation des stators 10,20 ainsi que leur couvercle 16,25 sur l’entretoise centrale 30.
  • Le pion 19 de centrage des stators 10,20 entre eux et sur l’entretoise centrale 30.
  • Le boulon 26,27 de fixation du couvercle 25 sur la carcasse 21 du stator droit 20.
The section of the electric machine presented on the according to a second section, shows additional fixations and in particular:
  • The centering pin 11c of the two elements 11a, 11b of the carcass 11 of the stator 10, described below;
  • Screws 17 for assembling two elements 11a, 11b of the carcass 11 of the stator 10 and the cover 16.
  • Screws 18 for fixing the stators 10.20 as well as their cover 16.25 on the central spacer 30.
  • The pin 19 for centering the stators 10,20 between them and on the central spacer 30.
  • The bolt 26,27 fixing the cover 25 on the carcass 21 of the right stator 20.

La coupe de la machine électrique présentée sur la , selon une troisième coupe que nous qualifierons de verticale, montre les tuyaux d’alimentation et évacuation du fluide de refroidissement. Le conduit d’alimentation 31, porté par la plaque entretoise centrale 30, est agencé en partie haute de la machine. Il est coudé et traverse un pavé 71 en élastomère agencé dans une échancrure 70a du carter 70. Ainsi, le tuyau 31 fait une traversée étanche à travers la paroi du carter 70. le tuyau 32, également porté par la plaque entretoise 30, est agencé en partie basse de la machine. Il recueille le fluide de refroidissement après sa traversée des stators. De la même manière, Il traverse un pavé 71 en élastomère agencé dans une échancrure 70a du carter 70.The section of the electric machine presented on the , according to a third section which we will describe as vertical, shows the supply and evacuation pipes of the cooling fluid. The supply conduit 31, carried by the central spacer plate 30, is arranged in the upper part of the machine. It is bent and passes through an elastomer block 71 arranged in a notch 70a of the casing 70. Thus, the pipe 31 makes a watertight crossing through the wall of the casing 70. the pipe 32, also carried by the spacer plate 30, is arranged in the lower part of the machine. It collects the cooling fluid after passing through the stators. In the same way, it passes through an elastomer block 71 arranged in a notch 70a of the casing 70.

Sur la est présenté en coupe Le stator de gauche 10 partiellement assemblé. Le stator 10 comprend une carcasse 11 composée de deux éléments principaux liés entre eux:

  • la partie périphérique 11a reçoit les plots statoriques 12 sur sa partie radiale 11ar en forme de couronne, et possède des extensions axiales intérieure 11ai et extérieure 11ae qui créent un volume d’accueil des plots statoriques ;
  • la partie centrale 11b a un perçage central 11b1 qui reçoit l’axe support du rotor 40.
On the is shown in section The left stator 10 partially assembled. The stator 10 comprises a carcass 11 composed of two main elements linked together:
  • the peripheral part 11a receives the stator pads 12 on its radial part 11ar in the shape of a crown, and has interior axial extensions 11ai and exterior 11ae which create a volume for accommodating the stator pads;
  • the central part 11b has a central bore 11b1 which receives the support axis of the rotor 40.

L’élément 11a est en matériau amagnétique, de préférence en matériau composite renforcé de fibres. Quant aux plots statoriques 12, ils sont fixés, de préférence, par collage sous forme d’un bourrelet continu 12a. Ces plots sont en poudre composite magnétique douce «Soft Magnetic Composites». Ce matériau offre des performances satisfaisantes et surtout de faibles pertes énergétiques par courant de Foucault. La forme, obtenue par moulage, et le montage des plots permettent de réaliser de manière simple l’isthme entre deux plots consécutifs.The element 11a is made of non-magnetic material, preferably of fiber-reinforced composite material. As for the stator pads 12, they are fixed, preferably, by gluing in the form of a continuous bead 12a. These pads are made of soft magnetic composite powder “Soft Magnetic Composites”. This material offers satisfactory performance and above all low energy losses through eddy current. The shape, obtained by molding, and the assembly of the studs make it possible to simply create the isthmus between two consecutive studs.

L’élément 11b est en acier. Il est rapporté sur l’élément 11a par collage ou vis temporaire et positionné par les pions 11c.Element 11b is made of steel. It is attached to element 11a by gluing or temporary screw and positioned by pins 11c.

Au stade d’assemblage présenté à droite de la , est effectuée une opération d’usinage afin d’obtenir une grande précision géométrique et faciliter le positionnement du rotor entre les stators lors de l’assemblage de la machine. Cette opération d’usinage permet l’obtention d’une faceF1unique pour :

  • l’accostage de la plaque entretoise indicéeF1a;
  • la face commune des plots statoriques 12 en vis-à-vis du rotor et dite fonctionnelle indicéeF1b;
  • la face d’appui de la rondelle d’équilibrage des entrefers sur laquelle accoste le roulement de guidage du rotor indicéeF1c;
  • enfin la perpendicularité de l’axeG(axe commun avec l’axe de rotation du rotor) avec la faceF1est garanti.
At the assembly stage shown to the right of the , a machining operation is carried out in order to obtain high geometric precision and facilitate the positioning of the rotor between the stators during assembly of the machine. This machining operation allows obtaining a single F1 face for:
  • docking of the spacer plate indexed F1a ;
  • the common face of the stator pads 12 facing the rotor and said to be functional, indexed F1b ;
  • the bearing face of the air gap balancing washer on which the rotor guide bearing, indexed F1c , docks;
  • finally the perpendicularity of the axis G (axis common with the axis of rotation of the rotor) with the face F1 is guaranteed.

La est une vue en coupe du stator gauche, de ses composants présentés à gauche en éclaté, puis complètement assemblé à droite. Sur chaque plot statorique est rapportée une bobine 13, puis une culasse 14 en forme de couronne en tôle enroulée, de préférence collée sur chaque plot, vient fermer le circuit magnétique entre les plots consécutifs. Ensuite, est rapporté un couvercle 16 pour fermer la chambre étanche de circulation du fluide de refroidissement. Il est fixé sur l’élément de structure 11a intérieurement par les vis 17, commune à la liaison des éléments 11a et 11b, et extérieurement par les vis 18 (rapportées ultérieurement) communes à la liaison du stator avec la plaque entretoise centrale. Enfin sont rapportés, l’axe 15 support du roulement et les pions 19 de centrage du stator sur la plaque entretoise centrale.There is a sectional view of the left stator, its components shown exploded on the left, then completely assembled on the right. A coil 13 is attached to each stator pad, then a yoke 14 in the form of a crown of rolled sheet metal, preferably glued to each pad, closes the magnetic circuit between the consecutive pads. Then, a cover 16 is attached to close the sealed cooling fluid circulation chamber. It is fixed on the structural element 11a internally by the screws 17, common to the connection of the elements 11a and 11b, and externally by the screws 18 (reported later) common to the connection of the stator with the central spacer plate. Finally, the bearing support axis 15 and the stator centering pins 19 are attached to the central spacer plate.

Sur la est présenté en coupe Le stator de droite partiellement assemblé. Il comprend une carcasse 21 comparable en forme et matière à l’élément 11a du stator gauche 10. Il supporte les mêmes plots statoriques 12 fixés, de préférence, par collage sous forme d’un bourrelet continu 12a. La carcasse 21 reçoit les plots statoriques 12 sur sa partie radiale 21r en forme de couronne, et possède des extensions axiales intérieure 21i et extérieure 21e qui créent le volume d’accueil des plots statoriques.On the is shown in section The right stator partially assembled. It comprises a carcass 21 comparable in shape and material to the element 11a of the left stator 10. It supports the same stator pads 12 fixed, preferably, by gluing in the form of a continuous bead 12a. The carcass 21 receives the stator pads 12 on its radial part 21r in the shape of a crown, and has interior 21i and exterior 21e axial extensions which create the accommodating volume for the stator pads.

Au stade d’assemblage présenté à droite de la , est effectué une opération d’usinage afin d’obtenir une grande précision géométrique et faciliter le positionnement du rotor entre les stators lors de l’assemblage de la machine. Cette opération d’usinage définit une faceF2unique pour :

  • l’accostage de la plaque entretoise 30, indicéeF2a;
  • la face commune des plots statoriques 12 en vis-à-vis du rotor et dite fonctionnelle, indicéeF2b.
At the assembly stage shown to the right of the , a machining operation is carried out in order to obtain high geometric precision and facilitate the positioning of the rotor between the stators during assembly of the machine. This machining operation defines a unique F2 face for:
  • the docking of the spacer plate 30, indexed F2a ;
  • the common face of the stator pads 12 facing the rotor and called functional, indexed F2b .

La est une vue en coupe du stator droit, de ses composants présentés à gauche en éclaté, puis complètement assemblé à droite. Sur chaque plot statorique est rapportée une bobine 13, puis une culasse 14 en forme de couronne en tôle enroulée, de préférence collée sur chaque plot, vient fermer le circuit magnétique entre les plots consécutifs. Ensuite, est rapporté un couvercle 25 pour fermer la chambre étanche de circulation du fluide de refroidissement. Il est fixé sur l’élément de structure 21 intérieurement par les boulons 26,27 et extérieurement par les vis 18 (rapportées ultérieurement) communes à la liaison du stator 20 avec la plaque entretoise centrale 30.There is a sectional view of the right stator, its components shown on the left in exploded form, then completely assembled on the right. A coil 13 is attached to each stator pad, then a yoke 14 in the form of a crown of rolled sheet metal, preferably glued to each pad, closes the magnetic circuit between the consecutive pads. Then, a cover 25 is attached to close the sealed cooling fluid circulation chamber. It is fixed to the structural element 21 internally by bolts 26,27 and externally by screws 18 (reported later) common to the connection of the stator 20 with the central spacer plate 30.

La est une vue en coupe du moyeu 42 du rotor. Sur celui-ci est rapporté à l’intérieur une bague 44 destiné à supporter un opercule monté ultérieurement, puis d’une bague de mise à la masse 43, dans le but de protéger le roulement 45 d’éventuel courant parasite. A l’extérieur sont rapportées, la cible du résolveur 62 et sa bague de maintien 63 montée serrée.There is a sectional view of the hub 42 of the rotor. On this is attached inside a ring 44 intended to support a cover mounted subsequently, then a grounding ring 43, in order to protect the bearing 45 from possible parasitic current. On the outside are reported the target of the resolver 62 and its tightly mounted retaining ring 63.

La est une vue en coupe et en éclaté des autres composants du rotor. Nous avons le disque rotor 41 composé de 3 éléments:

  • une structure porteuse 41,a en forme de «soleil» car composée d’une partie centrale cylindrique, d’où partent plusieurs branches radiales. Cette structure peut être en matériau amagnétique ou composite de résine chargée en fibres;
  • de plusieurs secteurs d’aimants 41,b chacun pouvant être monobloc ou segmenté. Ils sont collés à la structure «soleil» 41a;
  • d’un «cerclage» 41,c appelé aussi frette pour contrer la centrifugation des aimants.
Le disque 41 et le moyeu 42 sont centrés sur la bague extérieure d’un roulement à billes 45 à deux rangées de billes et à contact oblique respectivement sur les diamètres 41a1 et 42a . La bague extérieure du roulement possède un flasque cylindrique 45a. Les éléments, flasque cylindrique 45a, disque rotor 41 et moyeu 42 sont solidarisés par les vis 46. Le mouvement et la puissance développée par la machine sont transmis par les cannelures 42b du moyeu 42. Le rotor complet assemblé est présenté sur la .There is a sectional and exploded view of the other components of the rotor. We have the rotor disk 41 composed of 3 elements:
  • a supporting structure 41,a in the shape of a “sun” because it is composed of a cylindrical central part, from which several radial branches extend. This structure can be made of non-magnetic material or fiber-filled resin composite;
  • of several sectors of magnets 41,b each of which can be in one piece or segmented. They are glued to the “sun” structure 41a;
  • a “ringing” 41,c also called a hoop to counter the centrifugation of the magnets.
The disc 41 and the hub 42 are centered on the outer ring of a ball bearing 45 with two rows of balls and angular contact respectively on the diameters 41a1 and 42a. The outer ring of the bearing has a cylindrical flange 45a. The elements, cylindrical flange 45a, rotor disk 41 and hub 42 are secured by screws 46. The movement and the power developed by the machine are transmitted by the splines 42b of the hub 42. The complete assembled rotor is presented on the .

La présente en coupe et en éclaté le stator gauche 10 et le rotor 40 ainsi que les constituants nécessaires à leur assemblage. Avant la mise en place du rotor, on commence par glisser la rondelle de calage 47 qui permet d’obtenir un équilibrage des épaisseurs des entrefers. La procédure de détermination de la valeur de la cale n’est pas détaillée ici. Ensuite le rotor 40 est glissé sur l’axe 15, puis la rondelle d’appui 48 de la vis 49 viennent solidariser le stator et le rotor et met en précharge le roulement 45. Pour terminer l’opercule 44b est placé sur son support 44a. L’ensemble rotor et stator gauche assemblé est présenté sur la .There presents in section and exploded the left stator 10 and the rotor 40 as well as the components necessary for their assembly. Before putting the rotor in place, we start by sliding the wedge washer 47 which allows the thicknesses of the air gaps to be balanced. The procedure for determining the value of the hold is not detailed here. Then the rotor 40 is slid onto the axis 15, then the support washer 48 of the screw 49 joins the stator and the rotor and preloads the bearing 45. To finish the cover 44b is placed on its support 44a . The assembled left rotor and stator assembly is shown on the .

La présente en coupe le bloc moteur. A l’ensemble stator gauche 10 et rotor 40, sont ajoutés la plaque intermédiaire 30 assemblée ainsi que le stator droit 20. A la plaque intermédiaire 30 sont rapportés les conduits 31 d’alimentation et 32 d’évacuation du fluide de refroidissement. Les tuyaux communiquent avec les conduits radiaux 33, étanchés par les opercules 36. L’étanchéité entre la plaque 30 avec les carcasses 11a et 21 est assurée par les joints toriques 37. Les conduits radiaux 33 débouchent sur des conduits axiaux 34 qui alimentent les chambres 16a et 25a des stators par les communications 35 réalisées à l’extrémité des extensions axiales 11ae, 21e. La vidange des chambres 16a et 25a est réalisée de manière similaire à l’alimentation par les ouvertures de communication 35, puis les conduits axiaux 34, les conduits radiaux 33 et enfin le tuyau 32.There shows the engine block in section. To the left stator 10 and rotor 40 assembly, the assembled intermediate plate 30 is added as well as the right stator 20. The cooling fluid supply conduits 31 and 32 are attached to the intermediate plate 30. The pipes communicate with the radial conduits 33, sealed by the covers 36. The seal between the plate 30 with the carcasses 11a and 21 is ensured by the O-rings 37. The radial conduits 33 open onto axial conduits 34 which supply the chambers 16a and 25a of the stators by the communications 35 made at the end of the axial extensions 11ae, 21e. The emptying of the chambers 16a and 25a is carried out in a manner similar to the supply through the communication openings 35, then the axial conduits 34, the radial conduits 33 and finally the pipe 32.

La présente en coupe la machine entièrement assemblée sur laquelle est représentée la circulation du fluide de l’alimentation 50 à l’évacuation 51.There presents in section the fully assembled machine on which the circulation of the fluid from the supply 50 to the evacuation 51 is represented.

Claims (7)

Machine électrique à flux magnétique axial
caractérisée en ce que les stators 10,20 possèdent une carcasse 11a ,21 en matériau amagnétique ou composite comprenant une partie radiale 11ar,21r plus ou moins en forme de disque, qui supportent des plots statoriques 12 et deux extensions axiales plus ou moins cylindriques intérieurement 11ai,21i et extérieurement 11ae,21e entourant les bobinages 13 et la culasse 14.
Axial magnetic flux electric machine
characterized in that the stators 10,20 have a carcass 11a, 21 made of non-magnetic or composite material comprising a radial part 11ar, 21r more or less disc-shaped, which support stator pads 12 and two axial extensions more or less internally cylindrical 11ai, 21i and externally 11ae, 21e surrounding the windings 13 and the cylinder head 14.
Machine électrique à flux magnétique axial, selon la revendication 1 caractérisée en ce que les deux chambres 16a, 25a sont fermées à l’extrémité des extensions axiales par des couvercles 16,25.Electric machine with axial magnetic flux, according to claim 1 characterized in that the two chambers 16a, 25a are closed at the end of the axial extensions by covers 16,25. Machine électrique à flux magnétique axial selon les revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que le liquide de refroidissement parvient aux chambres de refroidissement via un conduit unique 31, situé dans la zone la plus en hauteur de la machine. Le conduit déverse le liquide de refroidissement dans un conduit radial 33 appartenant à la plaque centrale 30 séparant les deux stators 10,20.Axial magnetic flux electric machine according to claims 1 or 2 characterized in that the cooling liquid reaches the cooling chambers via a single conduit 31, located in the highest zone of the machine. The conduit discharges the cooling liquid into a radial conduit 33 belonging to the central plate 30 separating the two stators 10,20. Machine électrique à flux magnétique axial selon la revendication 3 caractérisée en ce que le liquide de refroidissement circule ensuite dans un conduit axial 34 dans les extensions axiales 11ae,21e des carcasses 11a,21.Electric machine with axial magnetic flux according to claim 3 characterized in that the cooling liquid then circulates in an axial conduit 34 in the axial extensions 11ae, 21e of the carcasses 11a, 21. Machine électrique à flux magnétique axial selon la revendication 4 caractérisée en ce qu’à l’extrémité des conduits 34, un évidement 35 donne un passage communiquant avec la chambre de refroidissement 16a, 25a.Electric machine with axial magnetic flux according to claim 4 characterized in that at the end of the conduits 34, a recess 35 gives a passage communicating with the cooling chamber 16a, 25a. Machine électrique à flux magnétique axial selon la revendication 5 caractérisée en ce que le liquide de refroidissement parvenu en partie basse des chambres 16a,25a, est évacué par un évidement 35 en communication avec des seconds conduits 34 axiaux dans les extensions axiales 11ae,21e des carcasses 11a,21.Electric machine with axial magnetic flux according to claim 5 characterized in that the cooling liquid arriving in the lower part of the chambers 16a, 25a is evacuated through a recess 35 in communication with second axial conduits 34 in the axial extensions 11ae, 21e carcasses 11a,21. Machine électrique à flux magnétique axial selon la revendication 6 caractérisée en ce que Le liquide de refroidissement se déverse ensuite dans une chambre 33 de la plaque centrale 30 en communication avec le conduit unique d’évacuation 32.Electric machine with axial magnetic flux according to claim 6 characterized in that the cooling liquid then flows into a chamber 33 of the central plate 30 in communication with the single evacuation conduit 32.
FR2212396A 2022-11-28 2022-11-28 Cooling device for an axial magnetic flux electric machine. Pending FR3142627A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2212396A FR3142627A1 (en) 2022-11-28 2022-11-28 Cooling device for an axial magnetic flux electric machine.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2212396A FR3142627A1 (en) 2022-11-28 2022-11-28 Cooling device for an axial magnetic flux electric machine.
FR2212396 2022-11-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3142627A1 true FR3142627A1 (en) 2024-05-31

Family

ID=85791855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2212396A Pending FR3142627A1 (en) 2022-11-28 2022-11-28 Cooling device for an axial magnetic flux electric machine.

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3142627A1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010092403A2 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Isis Innovation Ltd Electric machine - flux
GB2482928A (en) 2010-08-19 2012-02-22 Oxford Yasa Motors Ltd Over-moulding construction of an electric machine stator
FR3046888A1 (en) 2016-01-14 2017-07-21 Whylot STATOR FOR ELECTROMAGNETIC MACHINE WITH AXIAL FLUX WITH UNITARY PORTIONS FORMING A CROWN OF THE STATOR
FR3064422A1 (en) 2017-03-22 2018-09-28 Whylot Sas ELECTROMAGNETIC ENGINE OR GENERATOR COMPRISING A ROTOR WITH MAGNETIC STRUCTURES COMPRISING UNIT MAGNETS AND A STATOR WITH CONCENTRIC WINDINGS
WO2020072734A1 (en) * 2018-10-04 2020-04-09 Montana Technologies, Llc Rotor and stator for high speed axial flux machine
WO2020181322A1 (en) * 2019-03-08 2020-09-17 FluxSystems Pty Ltd Method and apparatus for motor cooling
FR3110767A1 (en) 2020-05-19 2021-11-26 Whylot Magnet pole with several individual magnets of variable section
DE102021108952A1 (en) * 2021-04-10 2022-10-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG electrical machine

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010092403A2 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Isis Innovation Ltd Electric machine - flux
GB2482928A (en) 2010-08-19 2012-02-22 Oxford Yasa Motors Ltd Over-moulding construction of an electric machine stator
FR3046888A1 (en) 2016-01-14 2017-07-21 Whylot STATOR FOR ELECTROMAGNETIC MACHINE WITH AXIAL FLUX WITH UNITARY PORTIONS FORMING A CROWN OF THE STATOR
FR3064422A1 (en) 2017-03-22 2018-09-28 Whylot Sas ELECTROMAGNETIC ENGINE OR GENERATOR COMPRISING A ROTOR WITH MAGNETIC STRUCTURES COMPRISING UNIT MAGNETS AND A STATOR WITH CONCENTRIC WINDINGS
WO2020072734A1 (en) * 2018-10-04 2020-04-09 Montana Technologies, Llc Rotor and stator for high speed axial flux machine
WO2020181322A1 (en) * 2019-03-08 2020-09-17 FluxSystems Pty Ltd Method and apparatus for motor cooling
FR3110767A1 (en) 2020-05-19 2021-11-26 Whylot Magnet pole with several individual magnets of variable section
DE102021108952A1 (en) * 2021-04-10 2022-10-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG electrical machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10630157B2 (en) Axial flux machine
EP1499001B1 (en) Cooling arrangement for electrical machines specially for a permanent magnet syncronous machine
EP0331559B1 (en) Configuration set of an electromagnetic brake and its supplying means
EP2097965B1 (en) Overmoulded or canned electrical machine
JP6949013B2 (en) Axial magnetic flux mechanical device
CN208986739U (en) Disc type electric machine
CN107408875A (en) Axial-flux electric machine
FR2894088A1 (en) DYNAMO-ELECTRIC MACHINE
CA3048261A1 (en) Electromagnetic retarder and generator set and vehicle including such set
FR2544137A1 (en) Fast electric machine operating as synchronous motor or as synchronous generator
WO2021038168A1 (en) Machine with toroidal winding
WO1983001541A1 (en) Synchronous electric machine with superconductor inducer
FR3142627A1 (en) Cooling device for an axial magnetic flux electric machine.
FR2872643A1 (en) COOLING SHIRT FOR A ROTARY MACHINE AND ROTATING MACHINE HAVING SUCH A COOLING SHIRT
EP2297838A2 (en) Rotor for a multipolar synchronous electric machine with protruding poles
WO2018172018A1 (en) Sealed rotary electric machine comprising a device for cooling the stator coil winding overhangs
EP2313959A2 (en) Rotor of a multipolar synchronous electric machine with salient poles
WO2019037930A1 (en) Electric machine with cooling device comprising a partially subdivided channel
WO2021110618A1 (en) Flux barrier electric motor with superconducting armature and inductor
FR3008539A1 (en) ELECTROMAGNETIC ACTUATOR POLYENTREFERS WITH PERMANENT MAGNETS AND WINDING ELEMENTS WITHOUT IRON
CN213661420U (en) Stator superconducting structure
FR3129258A1 (en) Coolant-cooled rotating electric machine
WO2005057764A1 (en) Advanced electromagnetic retarder annular rotor
WO2011113887A2 (en) Permanent-magnet electric motor comprising a segmented stator
CN112187014A (en) Superconducting disk type motor

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20240531