FR3143910A1 - Rotating electric machine with advanced cooling channel - Google Patents

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FR3143910A1
FR3143910A1 FR2213997A FR2213997A FR3143910A1 FR 3143910 A1 FR3143910 A1 FR 3143910A1 FR 2213997 A FR2213997 A FR 2213997A FR 2213997 A FR2213997 A FR 2213997A FR 3143910 A1 FR3143910 A1 FR 3143910A1
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FR
France
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machine
stator
electronic components
shaft
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Svetislav Jugovic
Khadija El Baraka
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Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Abstract

L’invention concerne une machine électrique tournante (2) pour véhicule automobile, comportant : - un rotor (7), - un stator (8) entourant le rotor (7) et comprenant des enroulements de phases (9), - des composants électroniques (10, 11) d’alimentation des enroulements du stator, - un boitier (14) portant le stator (8) et les composants électroniques (10, 11), dans laquelle le boitier (14) délimite un canal (17) de refroidissement commun au stator (8) et aux composants électroniques, apte à recevoir un fluide de refroidissement, notamment comprenant de l’eau, pour refroidir le stator et les composants électroniques Figure pour l’abrégé : figure 4The invention relates to a rotating electric machine (2) for a motor vehicle, comprising: - a rotor (7), - a stator (8) surrounding the rotor (7) and comprising phase windings (9), - electronic components (10, 11) for supplying the stator windings, - a housing (14) carrying the stator (8) and the electronic components (10, 11), in which the housing (14) delimits a cooling channel (17) common to the stator (8) and the electronic components, capable of receiving a cooling fluid, in particular comprising water, to cool the stator and the electronic components Figure for the abstract: Figure 4

Description

Machine électrique tournante à canal de refroidissement perfectionnéRotating electric machine with advanced cooling channel

La présente invention porte sur une machine électrique tournante à canal de refroidissement perfectionné. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les machines électriques réversibles de forte puissance pouvant fonctionner en mode alternateur et en mode moteur accouplées avec un élément réducteur.The present invention relates to a rotating electric machine with an improved cooling channel. The invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application with high-power reversible electrical machines capable of operating in alternator mode and in motor mode coupled with a reducing element.

De façon connue en soi, les machines électriques tournantes comportent un stator et un rotor solidaire d'un arbre. Le stator est monté dans un boitier avant et un boitier arrière, configurés pour porter à rotation l'arbre sur des paliers respectifs avant et arrière, par l'intermédiaire de roulements. Les boitiers avant et arrière de la machine sont fixés entre eux par vissage.In a manner known per se, rotating electrical machines comprise a stator and a rotor secured to a shaft. The stator is mounted in a front housing and a rear housing, configured to rotate the shaft on respective front and rear bearings, via bearings. The front and rear boxes of the machine are fixed together by screwing.

Le rotor comporte un corps formé par un empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté. Le rotor comporte des pôles formés par exemple par des aimants permanents logés dans des cavités ménagées dans la masse du rotor. Alternativement, dans une architecture dite à pôles "saillants", les pôles sont formés par des bobines enroulées autour de bras saillants du rotor.The rotor comprises a body formed by a stack of sheets of metal sheets held in the form of a package by means of a suitable fixing system. The rotor comprises poles formed for example by permanent magnets housed in cavities formed in the mass of the rotor. Alternatively, in a so-called “salient” pole architecture, the poles are formed by coils wound around protruding arms of the rotor.

Par ailleurs, le stator comporte un corps formé notamment par un empilage de tôles minces formant une couronne, dont la surface intérieure est pourvue d'encoches ouvertes vers l'intérieur pour recevoir un bobinage. Le bobinage est formé par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliées entre elles par soudage. Ainsi, le bobinage comporte des enroulements de phases connectés en étoile ou en triangle dont les sorties sont reliées à des composants électroniques.Furthermore, the stator comprises a body formed in particular by a stack of thin sheets forming a crown, the interior surface of which is provided with notches open towards the interior to receive a winding. The winding is formed for example from a continuous wire covered with enamel or from conductive elements in the form of pins connected together by welding. Thus, the winding comprises phase windings connected in a star or triangle whose outputs are connected to electronic components.

Dans certains types de chaînes de traction de véhicule automobile assurant la transmission de la puissance mécanique du moteur thermique vers les roues du véhicule, une machine électrique tournante réversible, de forte puissance, peut être accouplée à un élément réducteur. L'élément réducteur peut être formé par une boîte de vitesses du véhicule ou par un réducteur monté sur un train d’engrenage du véhicule et relié mécaniquement à la machine électrique tournante.In certain types of motor vehicle traction chains ensuring the transmission of the mechanical power of the thermal engine to the wheels of the vehicle, a reversible rotating electric machine, of high power, can be coupled to a reduction element. The reduction element can be formed by a gearbox of the vehicle or by a reduction gear mounted on a gear train of the vehicle and mechanically connected to the rotating electrical machine.

La machine électrique tournante est apte à fonctionner dans un mode alternateur pour fournir notamment de l’énergie à une batterie et à un réseau de bord du véhicule, et dans un mode moteur, pour assurer le démarrage d’un moteur thermique, et/ou pour participer à la traction du véhicule, seule ou en combinaison avec le moteur thermique.The rotating electric machine is able to operate in an alternator mode to supply energy in particular to a battery and to an on-board network of the vehicle, and in an engine mode, to ensure the starting of a thermal engine, and/or to participate in the traction of the vehicle, alone or in combination with the thermal engine.

De façon connue en soi, la machine électrique tournante est pilotée par des composants électroniques, logés dans un carter fixé au boitier arrière de la machine électrique tournante. Ces composants comprennent des composants électroniques de puissance permettant de définir une valeur d’un courant électrique circulant dans chacun des enroulements de phases du stator, et des composants électroniques de commande permettant de piloter les composants électroniques de puissance en fonction de certains paramètres environnementaux et de données mesurées sur le véhicule automobile.In a manner known per se, the rotating electrical machine is controlled by electronic components, housed in a casing fixed to the rear housing of the rotating electrical machine. These components include power electronic components making it possible to define a value of an electric current circulating in each of the phase windings of the stator, and electronic control components making it possible to control the power electronic components as a function of certain environmental parameters and of data measured on the motor vehicle.

Ces nombreux composants électroniques conduisent à la production de nombreuses calories, principalement par effet Joule, durant le fonctionnement de la machine. De même, le rotor et le stator de la machine produisent également de nombreuses calories par effet Joule. Afin de garantir un fonctionnement optimal d’une part et d’éviter un dysfonctionnement et/ou des pannes prématurées d’autre part, il est connu d’associer au stator un canal de refroidissement et d’associer au carter contenant des composants électroniques un second canal de refroidissement.These numerous electronic components lead to the production of numerous calories, mainly by the Joule effect, during the operation of the machine. Likewise, the rotor and stator of the machine also produce many calories by Joule effect. In order to guarantee optimal operation on the one hand and to avoid malfunction and/or premature breakdowns on the other hand, it is known to associate a cooling channel with the stator and to associate with the casing containing electronic components a second cooling channel.

Le document FR3086124 décrit un canal de refroidissement commun au stator et aux composants électroniques. Ce canal de refroidissement comporte une partie s’étendant entre le boitier avant et le boitier arrière de la machine électrique tournante pour refroidir le stator, et une partie s’étendant dans le carter des composants électroniques pour refroidir ces derniers, les deux parties de ce canal communiquant entre elles par un raccordement étanche entre le boitier arrière de la machine et le carter des composants électroniques.Document FR3086124 describes a cooling channel common to the stator and the electronic components. This cooling channel comprises a part extending between the front housing and the rear housing of the rotating electrical machine to cool the stator, and a part extending into the housing of the electronic components to cool the latter, the two parts of this channel communicating with each other by a watertight connection between the rear housing of the machine and the housing of the electronic components.

Ce canal de refroidissement commun présente l’avantage de simplifier le refroidissement des éléments en disposant d’une seule entrée et d’une seule sortie du canal.This common cooling channel has the advantage of simplifying the cooling of the elements by having a single inlet and a single outlet of the channel.

Cependant, ce canal de refroidissement présente l’inconvénient de multiplier les risques de fuite. Ainsi, il nécessite la présence de multiples joints, en particulier de joints toriques, entre le boitier avant de la machine et le boitier arrière de la machine d’une part, et entre le boitier arrière de la machine et le carter des composants électroniques d’autre part. Ceci complique le montage de l’ensemble, formé de la machine tournante, des composants électroniques et du réducteur, et alourdit cet ensemble.However, this cooling channel has the disadvantage of increasing the risk of leaks. Thus, it requires the presence of multiple seals, in particular O-rings, between the front casing of the machine and the rear casing of the machine on the one hand, and between the rear casing of the machine and the casing of the electronic components on the one hand. 'somewhere else. This complicates the assembly of the assembly, made up of the rotating machine, the electronic components and the gearbox, and makes this assembly heavier.

La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant une machine électrique tournante pour véhicule automobile, comportant :
The present invention aims to remedy these drawbacks by proposing a rotating electric machine for a motor vehicle, comprising:

- un rotor,
- a rotor,

- un stator entourant le rotor et comprenant des enroulements de phases,
- a stator surrounding the rotor and comprising phase windings,

- des composants électroniques d’alimentation des enroulements du stator,
- electronic components powering the stator windings,

- un boitier portant le stator et les composants électroniques,
- a box carrying the stator and electronic components,

dans laquelle le boitier délimite un canal de refroidissement commun au stator et aux composants électroniques, apte à recevoir un fluide de refroidissement, notamment comprenant de l’eau, pour refroidir le stator et les composants électroniques.in which the housing delimits a cooling channel common to the stator and the electronic components, capable of receiving a cooling fluid, in particular comprising water, to cool the stator and the electronic components.

Ainsi, c’est un élément unique, le boitier de la machine, qui délimite le canal de refroidissement commun au stator et aux composants électroniques. Il n’est donc plus nécessaire de prévoir différents éléments formant le canal, ni des joints entre les différents éléments, de sorte que les risques de fuite sont diminués, le montage simplifié et le poids réduit.Thus, it is a single element, the machine case, which delimits the cooling channel common to the stator and the electronic components. It is therefore no longer necessary to provide different elements forming the channel, nor joints between the different elements, so that the risk of leaks is reduced, assembly simplified and the weight reduced.

Sont introduites ci-dessous d’autres caractéristiques optionnelles de la machine prises seules ou en combinaison.Other optional features of the machine taken alone or in combination are introduced below.

Avantageusement, le boitier comprend :
Advantageously, the box includes:

- une partie latérale annulaire, dans laquelle le canal de refroidissement s’étend autour du stator pour favoriser un échange thermique avec le stator, et
- an annular side part, in which the cooling channel extends around the stator to promote heat exchange with the stator, and

- une partie d’extrémité, dans laquelle le canal de refroidissement s’étend pour favoriser un échange thermique avec les composants électroniques.- an end part, in which the cooling channel extends to promote thermal exchange with the electronic components.

De préférence, le boitier comprend une paroi interne et une paroi externe, ces parois étant rapportées l’une sur l’autre, par exemple par soudage entre elles par friction malaxage, ces parois délimitant entre elles le canal de refroidissement commun au stator et aux composants électroniques.Preferably, the housing comprises an internal wall and an external wall, these walls being attached to each other, for example by welding together by friction mixing, these walls delimiting between them the cooling channel common to the stator and the electronic components.

Ainsi, ces parois interne et externe forment un boitier d’un seul tenant, ce qui limite le recours à des joints. Ce boitier d’un seul tenant peut être géré pour le stockage et pour le montage comme une seule référence.Thus, these internal and external walls form a single piece box, which limits the use of joints. This one-piece box can be managed for storage and assembly as a single reference.

De préférence, dans la partie latérale annulaire du boitier, la surface interne de la paroi interne du boitier sert de support au stator, et, dans la partie d’extrémité du boitier, la surface externe de la paroi externe du boitier sert de support pour un circuit imprimé sur lequel sont placés au moins certains des composants électroniques.Preferably, in the annular side part of the housing, the internal surface of the internal wall of the housing serves as a support for the stator, and, in the end part of the housing, the external surface of the external wall of the housing serves as a support for a printed circuit on which at least some of the electronic components are placed.

Avantageusement, dans la partie d’extrémité du boitier :
Advantageously, in the end part of the housing:

- la paroi externe comprend des enfoncements axiaux permettant le logement d’au moins certains des composants électroniques ;
- the external wall includes axial recesses allowing the accommodation of at least some of the electronic components;

- la paroi interne comprend des enfoncements axiaux complémentaires aux enfoncements axiaux de la paroi externe, de manière à ce que le canal de refroidissement entoure au moins en partie les composants électroniques logés dans les enfoncements axiaux.- the internal wall comprises axial recesses complementary to the axial recesses of the external wall, so that the cooling channel surrounds at least partly the electronic components housed in the axial recesses.

De préférence, au moins l’une des parois comporte :
Preferably, at least one of the walls comprises:

- dans la partie latérale annulaire, au moins une première nervure délimitant le canal de manière à contraindre un sens de circulation du fluide autour du stator ;
- in the annular side part, at least one first rib delimiting the channel so as to constrain a direction of circulation of the fluid around the stator;

- dans la partie latérale annulaire, au moins un dégagement formant une partie du canal permettant la circulation axiale du fluide entre les parties latérale annulaire et d’extrémité ;
- in the annular side part, at least one clearance forming part of the channel allowing the axial circulation of the fluid between the annular side and end parts;

- dans la partie d’extrémité, au moins une deuxième nervure délimitant le canal de manière de manière à contraindre le sens de circulation du fluide destiné à favoriser un échange thermique avec des composants électroniques.- in the end part, at least one second rib delimiting the channel so as to constrain the direction of circulation of the fluid intended to promote heat exchange with electronic components.

Avantageusement, la paroi interne du boitier forme support d’un palier de la machine guidant un arbre du rotor en rotation.Advantageously, the internal wall of the housing forms a support for a bearing of the machine guiding a rotor shaft in rotation.

De préférence, les composants électroniques sont choisis parmi :
Preferably, the electronic components are chosen from:

- des composants électroniques de puissance formant onduleur pour alimenter les enroulements de phases en courant alternatif à partir de courant continu fourni par une source externe à la machine,
- electronic power components forming an inverter to supply the phase windings with alternating current from direct current supplied by a source external to the machine,

- des composants électroniques de puissance formant redresseur pour alimenter la source externe en courant continu à partir de courant alternatif fourni par les enroulements de phases,
- electronic power components forming a rectifier to supply the external source with direct current from alternating current supplied by the phase windings,

- des capacités de filtrage,
- filtering capabilities,

- des connecteurs de phase connectant aux enroulements de phases du stator les composants électroniques de puissance formant onduleur ou redresseur,
- phase connectors connecting the electronic power components forming an inverter or rectifier to the phase windings of the stator,

- des composants électroniques de commande pour commander des composants électroniques de puissance.- electronic control components for controlling power electronic components.

L’invention a également pour objet un ensemble comportant :
The invention also relates to a set comprising:

- une machine électrique tournante telle que décrite précédemment, et comprenant un arbre solidaire en rotation avec le rotor,
- a rotating electric machine as described above, and comprising a shaft integral in rotation with the rotor,

- un réducteur, le réducteur comprenant un arbre monté solidaire en rotation avec l’arbre de la machine et un boitier de réducteur fixé au boitier de la machine.- a reducer, the reducer comprising a shaft mounted integrally in rotation with the shaft of the machine and a reducer housing fixed to the machine housing.

Avantageusement, le boitier de réducteur et le boitier de la machine ont des extrémités de liaison munies de bords complémentaires de centrage des deux boitiers.Advantageously, the gearbox housing and the machine housing have connecting ends provided with complementary edges for centering the two housings.

De préférence, l’arbre de la machine est porté par un seul palier de la machine, et l’arbre du réducteur est porté par deux paliers du réducteur.Preferably, the machine shaft is carried by a single bearing of the machine, and the gearbox shaft is carried by two gearbox bearings.

Avantageusement, le boiter du réducteur comprend un demi-boitier avant et un demi-boitier arrière. Les deux demi-boitier sont fixées l’un à l’autre.Advantageously, the gearbox housing comprises a front half-housing and a rear half-housing. The two halves are attached to each other.

Avantageusement le boitier comprend une paroi latérale qui définit avec le boitier de la machine électrique un espace, notamment un espace étanche, dans lequel sont logé le stator et le rotor.Advantageously, the housing comprises a side wall which defines with the housing of the electrical machine a space, in particular a sealed space, in which the stator and the rotor are housed.

L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un ensemble tel que décrit précédemment.The invention also relates to a motor vehicle comprising an assembly as described above.

Brève description des figuresBrief description of the figures

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings in which:

est une vue en perspective d’un ensemble, selon un mode de réalisation de l’invention, comprenant un réducteur et une machine tournante ; is a perspective view of an assembly, according to one embodiment of the invention, comprising a reduction gear and a rotating machine;

est une vue éclatée de certaines parties de cet ensemble, is an exploded view of certain parts of this set,

est une autre vue partiellement éclatée de cet ensemble ; is another partially exploded view of this set;

est une vue en coupe de cet ensemble ; is a sectional view of this assembly;

est une vue en perspective de la machine de l’ensemble de la montrant par transparence un canal de refroidissement de la machine ; is a machine perspective view of the entire showing by transparency a cooling channel of the machine;

est une vue en perspective de la machine selon un autre angle de vue que celui de la ; is a perspective view of the machine from another angle of view than that of the ;

est une vue en perspective de la machine selon encore un autre angle de vue que ceux des figures 5 et 6. is a perspective view of the machine from yet another angle of view than those of Figures 5 and 6.

Description détailléedetailed description

On a représenté sur les figures 1 à 7 un ensemble 1 pour véhicule automobile selon un mode de réalisation, comprenant une machine électrique tournante 2 et un réducteur 3. Sur l’ensemble des figures, les éléments analogues sont désignés par des références identiques.Figures 1 to 7 show an assembly 1 for a motor vehicle according to one embodiment, comprising a rotating electric machine 2 and a reduction gear 3. In all of the figures, similar elements are designated by identical references.

La machine tournante 2 est couplée en rotation au réducteur 3 par l’intermédiaire d’un arbre 4 de cette machine 2. La machine 2 est connectée électriquement à une source d’alimentation électrique non illustrée, par des connecteurs 5. Cette source alimente la machine 2 en courant continu quand la machine 2 est en mode moteur. Dans ce cas, la machine 2 transforme le courant continu en courant alternatif permettant de faire tourner l’arbre 4. A l’inverse, en mode alternateur, lorsque le réducteur 3 transmet un mouvement de rotation à l’arbre 4, la machine 2 alimente la source externe en courant continu. La machine 2 comprend un capot 6 sous lequel sont logés des composants électroniques décrits plus bas.The rotating machine 2 is coupled in rotation to the reducer 3 via a shaft 4 of this machine 2. The machine 2 is electrically connected to an electrical power source not illustrated, by connectors 5. This source powers the machine 2 in direct current when machine 2 is in motor mode. In this case, machine 2 transforms direct current into alternating current allowing shaft 4 to rotate. Conversely, in alternator mode, when gearbox 3 transmits a rotational movement to shaft 4, machine 2 supplies the external source with direct current. The machine 2 includes a cover 6 under which electronic components described below are housed.

La machine électrique 2 comprend un rotor 7 couplé en rotation avec l’arbre 4, un stator 8 entourant le rotor 7 et comprenant des enroulements de phases 9. La machine 2 comprend également des composants électroniques d’alimentation des enroulements du stator.The electric machine 2 comprises a rotor 7 coupled in rotation with the shaft 4, a stator 8 surrounding the rotor 7 and comprising phase windings 9. The machine 2 also includes electronic components for powering the stator windings.

Ces composants électroniques comprennent des connecteurs de phases 10, des capacités de filtrage 11 et des composants électroniques de puissance portés par un circuit imprimé 12. Les composants électroniques de puissance du circuit imprimé 12 ne seront pas décrits en détails. En mode moteur, ces composants électroniques de puissance forment un onduleur pour alimenter les enroulements de phases 9 en courant alternatif à partir de courant continu fourni par la source externe à la machine. En mode alternateur, les composants électroniques de puissance forment un redresseur pour alimenter la source externe en courant continu à partir de courant alternatif fourni par les enroulements de phases 9.These electronic components include phase connectors 10, filtering capacitors 11 and power electronic components carried by a printed circuit 12. The power electronic components of the printed circuit 12 will not be described in detail. In motor mode, these electronic power components form an inverter to supply the phase windings 9 with alternating current from direct current supplied by the source external to the machine. In alternator mode, the power electronic components form a rectifier to supply the external source with direct current from alternating current supplied by the phase windings 9.

Les connecteurs de phase 10 permettent de connecter aux enroulements de phases 9 du stator 8 les composants électroniques de puissance du circuit imprimé 12 formant onduleur ou redresseur, tandis que les capacités de filtrage 11 permettent de filtrer les courants transmis entre les enroulements de phase 9 et les composants électroniques de puissance du circuit imprimé 12.The phase connectors 10 make it possible to connect to the phase windings 9 of the stator 8 the electronic power components of the printed circuit 12 forming an inverter or rectifier, while the filtering capacities 11 make it possible to filter the currents transmitted between the phase windings 9 and the electronic power components of the printed circuit 12.

Le circuit imprimé 12 comprend également des composants électroniques de commande connus en soi, qui ne seront pas décrits, permettant de contrôler les composants électroniques de puissance décrits ci-avant.The printed circuit 12 also includes electronic control components known per se, which will not be described, making it possible to control the electronic power components described above.

Ainsi, en mode moteur, la source externe alimente, via les connecteurs 5, les composants électriques du circuit 12 qui, en collaboration avec les capacités de filtrage 11 et des connecteurs de phase 10, permettent la transmission d’un courant alternatif aux enroulements de phase 9 du stator 8, ce qui met en rotation le rotor 7 et donc l’arbre 4 qui transmet ce mouvement à l’arbre 13 du réducteur 3. En mode alternateur, cet arbre 13 transmet son mouvement à l’arbre 4, ce qui génère un courant alternatif dans les enroulements de phases 9, transmis via les composants 10, 11 et le circuit 12 et via les connecteurs 5 à la source externe.Thus, in motor mode, the external source supplies, via connectors 5, the electrical components of circuit 12 which, in collaboration with the filtering capacities 11 and phase connectors 10, allow the transmission of an alternating current to the windings of phase 9 of the stator 8, which rotates the rotor 7 and therefore the shaft 4 which transmits this movement to the shaft 13 of the reducer 3. In alternator mode, this shaft 13 transmits its movement to the shaft 4, this which generates an alternating current in the phase windings 9, transmitted via components 10, 11 and circuit 12 and via connectors 5 to the external source.

La machine électrique 2 comporte un boitier 14 portant le stator 8 et les composants électroniques. Ce boitier 14 comprend deux parois 15 et 16 métalliques respectivement interne et externe. Soudées par friction malaxage en des points qui seront précisés plus bas, ces parois délimitent entre elles un canal de refroidissement 17 commun au stator 8 et aux composants électroniques 10, 11 et à ceux du circuit imprimé 12. Le soudage par friction malaxage (abrégé enFSWpour «Friction Stir Welding »en anglais) est un procédé de soudage à l'état solide qui consiste à assembler deux pièces en les amenant dans un état pâteux grâce à un pion en rotation. Ce canal 17 est ainsi délimité par la surface externe de la paroi interne 15 et par la surface interne de la paroi externe 16. Le canal 17 est apte à recevoir un fluide de refroidissement, notamment comprenant de l’eau, pour refroidir le stator 8 et les composants électroniques.The electric machine 2 comprises a housing 14 carrying the stator 8 and the electronic components. This housing 14 comprises two metal walls 15 and 16, respectively internal and external. Welded by friction stir at points which will be specified below, these walls delimit between them a cooling channel 17 common to the stator 8 and to the electronic components 10, 11 and to those of the printed circuit 12. Friction stir welding (abbreviated as FSW ( Friction Stir Welding ) is a solid state welding process which consists of assembling two parts by bringing them into a pasty state using a rotating pin. This channel 17 is thus delimited by the external surface of the internal wall 15 and by the internal surface of the external wall 16. The channel 17 is capable of receiving a cooling fluid, in particular comprising water, to cool the stator 8 and electronic components.

Le boitier 14 comprend une partie latérale annulaire 18 dans laquelle le canal de refroidissement 17 s’étend autour du stator 8 pour favoriser un échange thermique avec le stator, et une partie d’extrémité 19, placée au droit de la partie latérale annulaire 18, dans laquelle le canal 17 de refroidissement s’étend pour favoriser un échange thermique avec les composants électroniques. En d’autres termes, la partie latérale annulaire 18 du boitier 14 est une partie essentiellement annulaire, formant un cylindre creux à section essentiellement circulaire. La partie d’extrémité 19 du boitier 14 correspond essentiellement à un disque s’étendant au droit de la partie latérale annulaire, venant fermer cette partie annulaire 18.The housing 14 comprises an annular side part 18 in which the cooling channel 17 extends around the stator 8 to promote heat exchange with the stator, and an end part 19, placed in line with the annular side part 18, in which the cooling channel 17 extends to promote thermal exchange with the electronic components. In other words, the annular side part 18 of the housing 14 is an essentially annular part, forming a hollow cylinder with an essentially circular section. The end part 19 of the housing 14 essentially corresponds to a disc extending to the right of the annular lateral part, closing this annular part 18.

Dans les deux parties, latérale 18 et d’extrémité 19, du boitier 14, les parois interne 15 et externe 16 délimitent entre elles, par des dégagements ou rétrécissements localisés, le canal 17, de façon à contraindre une direction de circulation du fluide dans le canal 17. Les parois interne 15 et externe 16 sont localement jointives de façon à permettre le soudage des parois 15 et 16 entre elles.In the two parts, lateral 18 and end 19, of the housing 14, the internal 15 and external 16 walls delimit between them, by localized clearances or narrowings, the channel 17, so as to constrain a direction of circulation of the fluid in the channel 17. The internal 15 and external 16 walls are locally contiguous so as to allow the walls 15 and 16 to be welded together.

On va maintenant la paroi interne 15 du boitier 14 plus en détails.We will now look at the internal wall 15 of the housing 14 in more detail.

Dans la partie latérale annulaire 18 du boitier 14, la paroi interne 15, sous la forme générale d’un cylindre de révolution, présente une surface externe, visible en particulier sur la , annulaire, lisse, à l’exception de la présence d’une nervure axiale 20 s’étendant axialement sur une partie seulement de cette surface. Comme on le verra, cette nervure 20 permet de contraindre un sens de circulation du fluide de refroidissement dans le canal 17. La surface interne de cette paroi 15 sert, dans cette partie latérale annulaire 18, de support au stator 8.In the annular side part 18 of the housing 14, the internal wall 15, in the general form of a cylinder of revolution, has an external surface, visible in particular on the , annular, smooth, with the exception of the presence of an axial rib 20 extending axially over only part of this surface. As will be seen, this rib 20 makes it possible to constrain a direction of circulation of the cooling fluid in the channel 17. The internal surface of this wall 15 serves, in this annular side part 18, to support the stator 8.

En outre, toujours dans cette partie latérale annulaire 18, la paroi interne 15 présente, sur le bord opposé à la partie d’extrémité 19, un épaulement annulaire 21. Cet épaulement 21 est soudé, par friction malaxage, à la surface interne de la paroi externe 16. De manière contiguë à cet épaulement 21, la surface externe de la paroi interne 15 présente un rebord annulaire 22 recevant un boitier 23 du réducteur 3 tel que décrit plus bas.Furthermore, still in this annular side part 18, the internal wall 15 has, on the edge opposite the end part 19, an annular shoulder 21. This shoulder 21 is welded, by friction kneading, to the internal surface of the external wall 16. Contiguous to this shoulder 21, the external surface of the internal wall 15 has an annular rim 22 receiving a housing 23 of the reducer 3 as described below.

Dans la partie d’extrémité 19 du boitier 14, la paroi interne 15 s’étend au droit de la partie latérale annulaire 18. La paroi interne 15 comprend des passages axiaux 24 pour le passage des connecteurs de phases 10. Ces passages axiaux 24 sont soudés par friction malaxage à des bords d’orifices 25 de la paroi externe 16. La paroi interne 15 comprend également des enfoncements axiaux 27 complémentaires à des enfoncements axiaux 28 de la paroi externe 16 décrits plus bas, de manière à ce que le canal de refroidissement 17 entoure au moins en partie les capacités de filtrage 11 logées dans les enfoncements axiaux 28.In the end part 19 of the housing 14, the internal wall 15 extends to the right of the annular side part 18. The internal wall 15 comprises axial passages 24 for the passage of the phase connectors 10. These axial passages 24 are welded by friction stir to the edges of orifices 25 of the external wall 16. The internal wall 15 also comprises axial recesses 27 complementary to axial recesses 28 of the external wall 16 described below, so that the channel of cooling 17 surrounds at least partly the filtering capacities 11 housed in the axial recesses 28.

Toujours dans cette partie d’extrémité 19 du boitier 14, la paroi interne 15 présente une pluralité de picots de dissipation thermique 29, s’étendant axialement.Still in this end part 19 of the housing 14, the internal wall 15 has a plurality of heat dissipation pins 29, extending axially.

Enfin, dans une partie centrale de cette partie latérale d’extrémité 19, la paroi interne 15 comporte une surface annulaire formant palier, portant un roulement à billes 30. La paroi interne 15 comporte également un épaulement de maintien en position axiale de ce roulement 30, guidant en rotation l’arbre 4. Sur cette partie centrale, la paroi interne 15 comporte également un épaulement annulaire externe 31 soudé avec la paroi externe 16.Finally, in a central part of this end side part 19, the internal wall 15 comprises an annular surface forming a bearing, carrying a ball bearing 30. The internal wall 15 also includes a shoulder for holding this bearing 30 in the axial position. , guiding the shaft 4 in rotation. On this central part, the internal wall 15 also includes an external annular shoulder 31 welded with the external wall 16.

On va maintenant plus en détails la paroi externe 16 du boitier 14.We will now go into more detail about the external wall 16 of the housing 14.

Dans la partie latérale annulaire 18, la paroi externe 16 présente deux zones axiales 32 et 33 visibles sur la , qui se distinguent l’une de l’autre essentiellement par leur diamètres internes respectifs.In the annular side part 18, the external wall 16 has two axial zones 32 and 33 visible on the , which are distinguished from each other essentially by their respective internal diameters.

Ainsi, dans la zone 32 opposée à la partie d’extrémité 19, la paroi externe 16 définit, par sa surface interne, un cylindre de révolution dont le diamètre est plus élevé que celui défini par la surface externe de la paroi interne 15. Ce diamètre interne plus élevé délimite radialement la partie du canal 17, entre la surface interne de cette paroi externe 16 et la surface externe de la paroi interne 15, entourant le stator 8. Toujours dans cette zone 32, la paroi externe 16 est, du côté de son bord opposé à la partie d’extrémité 19, soudée par friction malaxage à l’épaulement 21 de la paroi interne 15.Thus, in the zone 32 opposite the end part 19, the external wall 16 defines, by its internal surface, a cylinder of revolution whose diameter is greater than that defined by the external surface of the internal wall 15. This higher internal diameter radially delimits the part of the channel 17, between the internal surface of this external wall 16 and the external surface of the internal wall 15, surrounding the stator 8. Still in this zone 32, the external wall 16 is, on the side from its edge opposite to the end part 19, welded by friction stir to the shoulder 21 of the internal wall 15.

Dans la zone 33, qui forme une partie de liaison entre la zone 32 et la partie d’extrémité 19 du boitier 14, le diamètre interne de cette paroi 16, délimité par la surface interne de cette paroi externe 16, est en revanche sensiblement identique au diamètre externe de la paroi interne 15, à l’exception de dégagements limités en direction circonférentielle, répartis autour du boitier 14, tels que le dégagement 34 visible à la . Ainsi, à l’exception de ces dégagements, dans cette zone 33 la paroi interne 15 et la paroi externe 16 sont en contact l’une avec l’autre. Dans les dégagements 34, le diamètre interne de la paroi externe 16 redevient plus élevé que le diamètre externe de la paroi interne 15. Ces dégagements 34 forment une partie du canal 17 permettant la connexion entre la partie latérale annulaire du canal entourant le stator 8, et la partie d’extrémité du canal 17 s’étendant dans la partie d’extrémité 19 du boitier 14 pour refroidir les composants électroniques. Ainsi, dans la zone 33, le canal 17 est limité aux dégagements 34.In zone 33, which forms a connecting part between zone 32 and the end part 19 of the housing 14, the internal diameter of this wall 16, delimited by the internal surface of this external wall 16, is on the other hand substantially identical to the external diameter of the internal wall 15, with the exception of limited clearances in the circumferential direction, distributed around the housing 14, such as the clearance 34 visible at the . Thus, with the exception of these clearances, in this zone 33 the internal wall 15 and the external wall 16 are in contact with each other. In the clearances 34, the internal diameter of the external wall 16 becomes higher again than the external diameter of the internal wall 15. These clearances 34 form a part of the channel 17 allowing the connection between the annular side part of the channel surrounding the stator 8, and the end part of the channel 17 extending into the end part 19 of the housing 14 to cool the electronic components. Thus, in zone 33, channel 17 is limited to clearances 34.

Dans la partie d’extrémité 19, la surface externe de la paroi externe 16 du boitier 14 sert de support pour le circuit imprimé 12 sur lequel sont placés les composants électroniques de puissance et de commande. En outre, cette paroi externe 16 comprend des enfoncements axiaux 28 permettant le logement des capacités de filtrage 11.In the end part 19, the external surface of the external wall 16 of the housing 14 serves as a support for the printed circuit 12 on which the electronic power and control components are placed. In addition, this external wall 16 includes axial recesses 28 allowing the accommodation of the filtering capacities 11.

Comme mentionné plus haut, à ces enfoncements axiaux 28 de la paroi externe 16 correspondent des enfoncements axiaux 27 complémentaires de la paroi interne 15.As mentioned above, these axial depressions 28 of the external wall 16 correspond to complementary axial depressions 27 of the internal wall 15.

En outre, aux passages axiaux 24 de la paroi interne 15 correspondent des orifices 25 dans la paroi externe 16 permettant le passage des connecteurs de phase 10 entre le circuit imprimé 12 et les enroulements de phases 9 du stator 8. Les bords internes de ces orifices 25 sont soudés par friction malaxage avec les bords des passages axiaux 24 de la paroi interne 16.In addition, the axial passages 24 of the internal wall 15 correspond to orifices 25 in the external wall 16 allowing the passage of the phase connectors 10 between the printed circuit 12 and the phase windings 9 of the stator 8. The internal edges of these orifices 25 are welded by friction stir with the edges of the axial passages 24 of the internal wall 16.

La paroi externe 16 comporte une partie centrale munie d’un orifice central dont le bord est soudé par friction malaxage sur l’épaulement annulaire 31 de la paroi interne 15.The external wall 16 has a central part provided with a central orifice whose edge is welded by friction stir to the annular shoulder 31 of the internal wall 15.

Toujours dans cette partie d’extrémité 19, le paroi externe 16 comprend une nervure 35, s’étendant radialement entre sa partie centrale et sa périphérie.Still in this end part 19, the external wall 16 comprises a rib 35, extending radially between its central part and its periphery.

Il en résulte que, dans cette partie d’extrémité 19 du boitier 14, le canal 17 s’étend radialement, excepté sur la partie centrale, et de manière à entourer les picots de dissipation thermique 29, les capacités de filtrage 11 et les passages axiaux 24. De cette manière, un fluide de refroidissement circulant dans cette partie réalise un échange thermique avec les picots 29, les capacités de filtrage 11, les connecteurs de phase 10, mais aussi avec l’ensemble des composants du circuit imprimé 12, ce circuit 12 étant fixé sur la surface externe de la paroi externe 16.As a result, in this end part 19 of the housing 14, the channel 17 extends radially, except on the central part, and so as to surround the heat dissipation pins 29, the filtering capacities 11 and the passages axial 24. In this way, a cooling fluid circulating in this part carries out a thermal exchange with the pins 29, the filtering capacities 11, the phase connectors 10, but also with all the components of the printed circuit 12, this circuit 12 being fixed on the external surface of the external wall 16.

La paroi externe 16 comporte une entrée 36 du canal 17 de refroidissement, située sur la partie 19 d’extrémité et contiguë à la nervure 35. Cette paroi externe 16 comporte une sortie 37 du canal 17, située sur la partie 18 latérale annulaire, plus précisément sur sa zone annulaire 32, et contiguë à la nervure axiale 20.The outer wall 16 has an inlet 36 of the cooling channel 17, located on the end part 19 and contiguous to the rib 35. This outer wall 16 has an outlet 37 of the channel 17, located on the annular lateral part 18, more precisely on its annular zone 32, and contiguous to the axial rib 20.

Ainsi, en référence à la , lorsque du fluide de refroidissement est introduit par l’entrée 36, il circule dans la partie d’extrémité 19 du canal 17 dans un sens antihoraire grâce à la nervure radiale 35. Le fluide passe ensuite dans l’un des dégagements 34 pour rejoindre la partie annulaire du canal 17 située autour du stator 8. Le fluide circule alors dans une direction circonférentielle allant de la nervure axiale 20 à la sortie 37.Thus, with reference to the , when cooling fluid is introduced through the inlet 36, it circulates in the end part 19 of the channel 17 in a counterclockwise direction thanks to the radial rib 35. The fluid then passes into one of the clearances 34 to join the annular part of the channel 17 located around the stator 8. The fluid then circulates in a circumferential direction going from the axial rib 20 to the outlet 37.

Les nervures 20 et 35 permettent donc de contraindre un sens de circulation du fluide dans ce canal 17 commun au stator 8 et aux composants électroniques.The ribs 20 and 35 therefore make it possible to constrain a direction of circulation of the fluid in this channel 17 common to the stator 8 and the electronic components.

Le cas échéant, les nervures pourraient être définies différemment. En particulier, elles peuvent être portées par l’une ou l’autre des deux parois interne et externe.If necessary, the ribs could be defined differently. In particular, they can be carried by one or the other of the two internal and external walls.

Il résulte de la description qui précède que la paroi interne 15 et la paroi externe 16 sont soudées l’une à l’autre par friction malaxage entre les passages axiaux 24 de la paroi interne 15 et les bords d’orifices 25 de la paroi externe 16, entre le bord annulaire 31 de la paroi interne 15 et l’orifice central de la paroi externe 16, et entre l’épaulement annulaire 21 de la paroi interne 15 et le bord opposé à la partie d’extrémité de la paroi externe 16.It follows from the preceding description that the internal wall 15 and the external wall 16 are welded to each other by friction kneading between the axial passages 24 of the internal wall 15 and the edges of orifices 25 of the external wall 16, between the annular edge 31 of the internal wall 15 and the central orifice of the external wall 16, and between the annular shoulder 21 of the internal wall 15 and the edge opposite the end part of the external wall 16 .

On va maintenant comment le boitier 14 de la machine 2 et le réducteur 3 sont assemblés entre eux.We will now see how the housing 14 of the machine 2 and the reducer 3 are assembled together.

Le boiter 23 du réducteur 3 comprend un demi-boitier avant 38, qu’on appellera boitier latéral, et un demi-boitier arrière 39, qu’on appellera boitier central, fixés l’un à l’autre par des moyens de vissage V de manière à former le boitier 23 du réducteur 3.The housing 23 of the reducer 3 comprises a front half-housing 38, which we will call the lateral housing, and a rear half-housing 39, which we will call the central housing, fixed to each other by screwing means V so as to form the housing 23 of the reducer 3.

Le demi-boitier central 39 définit, avec le boitier 14 de la machine tournante, un logement du rotor 7. En effet, le demi-boitier 39 présente une extrémité annulaire 40 en appui radialement sur la surface annulaire 22 la paroi interne 15 de la machine 2. Cette extrémité 40 est en butée axialement contre la paroi interne 15 et contre la paroi interne 16. En d’autres termes, le boitier 23 de réducteur 3 et le boitier 14 de la machine 2 ont des extrémités de liaison munies de bords complémentaires 21 et 22 du côté du boitier 14 et 40 du côté du boitier 23, permettant le centrage des deux boitiers 14 et 23. Le maintien en position est assuré par des moyens de vissage 41.The central half-housing 39 defines, with the housing 14 of the rotating machine, a housing for the rotor 7. In fact, the half-housing 39 has an annular end 40 bearing radially on the annular surface 22 the internal wall 15 of the machine 2. This end 40 abuts axially against the internal wall 15 and against the internal wall 16. In other words, the housing 23 of the reducer 3 and the housing 14 of the machine 2 have connecting ends provided with edges complementary 21 and 22 on the side of the housing 14 and 40 on the side of the housing 23, allowing the centering of the two housings 14 and 23. Maintaining in position is ensured by screwing means 41.

Une paroi d’extrémité 42 du demi-boitier 39 s’étend au droit de la partie annulaire de ce boitier 23 et permet d’assurer une étanchéité entre le logement du réducteur 3, formé par les demi-boitiers 38 et 39, et le logement du rotor 7, formé par le demi-boitier 39 et le boitier 14 de la machine.An end wall 42 of the half-housing 39 extends to the right of the annular part of this housing 23 and makes it possible to ensure a seal between the housing of the reducer 3, formed by the half-housings 38 and 39, and the housing of the rotor 7, formed by the half-housing 39 and the housing 14 of the machine.

Le demi-boitier latéral 38 porte un roulement à billes 43 et le demi-boitier central 39 porte un roulement à billes 44. Ces deux roulements 43 et 44 assurent le guidage en rotation de l’arbre 13 du réducteur 3.The side half-housing 38 carries a ball bearing 43 and the central half-housing 39 carries a ball bearing 44. These two bearings 43 and 44 ensure the rotational guidance of the shaft 13 of the reducer 3.

Cet arbre 13 est l’arbre d’entrée du réducteur 3 lorsqu’on considère l’ensemble en mode moteur, ou l’arbre de sortie en mode alternateur. Les arbres 4 et 13 comprennent des extrémités complémentaires de couplage en rotation de ces arbres 4 et 13. A cet effet, les extrémités de couplage des arbres 4 et 13 comprennent des cannelures complémentaires de couplage en rotation. Par ailleurs, les extrémités complémentaires de couplage sont liées axialement entre elles par un anneau élastique de clipsage 45 logé dans au moins une gorge annulaire de l’extrémité de couplage de l’arbre 13 emboîtée dans l’extrémité de couplage de l’arbre 4.This shaft 13 is the input shaft of the reduction gear 3 when we consider the assembly in motor mode, or the output shaft in alternator mode. The shafts 4 and 13 comprise complementary rotational coupling ends of these shafts 4 and 13. For this purpose, the coupling ends of the shafts 4 and 13 comprise complementary rotational coupling splines. Furthermore, the complementary coupling ends are linked axially together by an elastic clipping ring 45 housed in at least one annular groove of the coupling end of the shaft 13 fitted into the coupling end of the shaft 4 .

Il résulte de la description qui précède que l’ensemble 1 formé de la machine 2 et du réducteur 3 comprend uniquement trois roulements à billes 30, 43 et 44, c’est-à-dire trois paliers de guidage en rotation des arbres 4 et 13, contre généralement quatre dans l’état de la technique. Cela est rendu possible par les moyens de centrage précédemment décrits des boitiers 23 et 14 respectivement du réducteur 3 et de la machine 2. Le demi-boitier central 39 du réducteur 3 remplace un boitier avant de la machine 2, le boitier 14 ne portant qu’un seul palier formé par le roulement à billes 30.It follows from the preceding description that the assembly 1 formed of the machine 2 and the reduction gear 3 comprises only three ball bearings 30, 43 and 44, that is to say three bearings for guiding the rotation of the shafts 4 and 13, compared to generally four in the state of the art. This is made possible by the centering means previously described for the housings 23 and 14 respectively of the gearbox 3 and the machine 2. The central half-housing 39 of the gearbox 3 replaces a front housing of the machine 2, the housing 14 carrying only a single bearing formed by the ball bearing 30.

Le nombre d’éléments de cet ensemble 1 est particulièrement réduit. En effet, l’absence de boitier avant propre à la machine 2 permet de s’affranchir de moyens de fixation de ce boitier aux autres éléments et de s’affranchir de palier d’un palier de guidage propre à ce boitier avant. En outre, le soudage des parois 15 et 16 et la délimitation du canal de refroidissement 17 entre ces deux parois 15 et 16 permet de s’affranchir de joints toriques pour assurer l’étanchéité du canal s’étendant autour du stator. Enfin, ces mêmes caractéristiques permettent d’assurer l’étanchéité du canal 17 à l’égard des composants électroniques en s’affranchissant de carter propre aux composants électroniques et en s’affranchissant des joints associés.The number of elements of this set 1 is particularly small. Indeed, the absence of a front casing specific to machine 2 makes it possible to do without means of fixing this casing to the other elements and to dispense with the need for a guide bearing specific to this front casing. In addition, the welding of the walls 15 and 16 and the delimitation of the cooling channel 17 between these two walls 15 and 16 makes it possible to do without O-rings to ensure the sealing of the channel extending around the stator. Finally, these same characteristics make it possible to ensure the sealing of channel 17 with regard to the electronic components by eliminating the need for a casing specific to the electronic components and by eliminating the associated seals.

La réduction du nombre d’éléments facilite le montage de la machine tournante 2, laquelle peut être assemblée au réducteur de manière aisée via les moyens de centrage et les moyens de vissage.Reducing the number of elements facilitates the assembly of the rotating machine 2, which can be assembled to the gearbox easily via the centering means and the screwing means.

Le soudage de la paroi 15 à la paroi 16 permet de fabriquer un boitier 14 d’un seul tenant. Ce boitier d’un seul tenant peut être géré pour le stockage et pour le montage comme une seule référence.Welding wall 15 to wall 16 makes it possible to manufacture a housing 14 in one piece. This one-piece box can be managed for storage and assembly as a single reference.

Ce soudage permet également de diminuer le risque de fuites du fluide de refroidissement.This welding also reduces the risk of cooling fluid leaks.

Dans un mode de réalisation non illustré, un quatrième palier, en l’espèce un quatrième roulement à billes, peut être placé sur l’extrémité de l’arbre 13 côté réducteur. On place alors un demi-boitier supplémentaire entre le boitier central 39 du réducteur et le boitier 14 de la machine pour porter ce palier. On retrouve un nombre de quatre boitiers et de quatre paliers, mais on conserve l’avantage du canal de refroidissement commun au stator et aux composants électroniques, et l’absence des différents joints associés à ce canal dans l’état de la technique.In an embodiment not illustrated, a fourth bearing, in this case a fourth ball bearing, can be placed on the end of the shaft 13 on the reduction side. An additional half-box is then placed between the central box 39 of the reducer and the box 14 of the machine to support this bearing. We find a number of four boxes and four bearings, but we retain the advantage of the cooling channel common to the stator and the electronic components, and the absence of the different joints associated with this channel in the state of the art.

Dans un mode de réalisation non illustré, cet ensemble comprend non pas deux arbres mais un seul arbre commun à la machine 2 et au réducteur 3. Dans ce cas, on peut considérer qu’un pignon du réducteur est directement monté solidaire de l’arbre de la machine.In an embodiment not illustrated, this assembly comprises not two shafts but a single shaft common to the machine 2 and the reducer 3. In this case, we can consider that a pinion of the reducer is directly mounted integral with the shaft of the machine.

Le boitier 14 n’est pas nécessairement métallique. Il est toutefois avantageusement fait d’un matériau compatible avec le soudage par friction malaxage.The case 14 is not necessarily metallic. However, it is advantageously made of a material compatible with friction stir welding.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier.The invention is not limited to the embodiments presented and other embodiments will be clear to those skilled in the art.

Claims (12)

Machine électrique tournante (2) pour véhicule automobile, comportant :
- un rotor (7),
- un stator (8) entourant le rotor (7) et comprenant des enroulements de phases (9),
- des composants électroniques (10, 11) d’alimentation des enroulements du stator,
- un boitier (14) portant le stator (8) et les composants électroniques (10, 11),
caractérisée en que le boitier (14) délimite un canal (17) de refroidissement commun au stator (8) et aux composants électroniques, apte à recevoir un fluide de refroidissement, notamment comprenant de l’eau, pour refroidir le stator et les composants électroniques.
Rotating electric machine (2) for a motor vehicle, comprising:
- a rotor (7),
- a stator (8) surrounding the rotor (7) and comprising phase windings (9),
- electronic components (10, 11) for supplying the stator windings,
- a box (14) carrying the stator (8) and the electronic components (10, 11),
characterized in that the housing (14) delimits a cooling channel (17) common to the stator (8) and the electronic components, capable of receiving a cooling fluid, in particular comprising water, to cool the stator and the electronic components .
Machine (2) selon la revendication 1, dans laquelle le boitier (14) comprend :
- une partie latérale annulaire (18), dans laquelle le canal (17) de refroidissement s’étend autour du stator (8) pour favoriser un échange thermique avec le stator (8), et
- une partie d’extrémité (19), dans laquelle le canal (17) de refroidissement s’étend pour favoriser un échange thermique avec les composants électroniques (10, 11).
Machine (2) according to claim 1, in which the housing (14) comprises:
- an annular side part (18), in which the cooling channel (17) extends around the stator (8) to promote heat exchange with the stator (8), and
- an end part (19), in which the cooling channel (17) extends to promote thermal exchange with the electronic components (10, 11).
Machine (2) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le boitier (14) comprend une paroi interne (15) et une paroi externe (16), ces parois (15, 16) étant rapportées l’une sur l’autre, par exemple par soudage entre elles par friction malaxage, ces parois délimitant entre elles le canal (17) de refroidissement commun au stator (8) et aux composants électroniques (11).Machine (2) according to one of the preceding claims, in which the housing (14) comprises an internal wall (15) and an external wall (16), these walls (15, 16) being attached one on the other , for example by welding together by friction stirring, these walls delimiting between them the cooling channel (17) common to the stator (8) and the electronic components (11). Machine (2) selon les revendications 2 et 3 prises ensemble, dans laquelle :
- dans la partie latérale annulaire (18) du boitier (14), une surface interne de la paroi interne (15) du boitier sert de support au stator (8), et
- dans la partie d’extrémité (19) du boitier, une surface externe de la paroi externe (16) du boitier (14) sert de support pour un circuit imprimé (12) sur lequel sont placés au moins certains des composants électroniques.
Machine (2) according to claims 2 and 3 taken together, in which:
- in the annular side part (18) of the housing (14), an internal surface of the internal wall (15) of the housing serves as a support for the stator (8), and
- in the end part (19) of the housing, an external surface of the external wall (16) of the housing (14) serves as a support for a printed circuit (12) on which at least some of the electronic components are placed.
Machine (2) selon au moins les revendications 2 et 3 prises ensemble, dans laquelle, dans la partie d’extrémité (19) du boitier :
- la paroi externe (16) comprend des enfoncements axiaux (28) permettant le logement d’au moins certains des composants électroniques (10, 11) ;
- la paroi interne (15) comprend des enfoncements axiaux (27) complémentaires aux enfoncements axiaux (28) de la paroi externe (16), de manière à ce que le canal (17) de refroidissement entoure au moins en partie les composants électroniques (11) logés dans les enfoncements axiaux (28).
Machine (2) according to at least claims 2 and 3 taken together, in which, in the end part (19) of the housing:
- the external wall (16) comprises axial recesses (28) allowing the accommodation of at least some of the electronic components (10, 11);
- the internal wall (15) comprises axial recesses (27) complementary to the axial recesses (28) of the external wall (16), so that the cooling channel (17) surrounds at least partly the electronic components ( 11) housed in the axial recesses (28).
Machine (2) selon au moins les revendications 2 et 3 prises ensemble, dans laquelle au moins l’une des parois (15, 16) comporte :
- dans la partie latérale annulaire (18), au moins une première nervure (20) délimitant le canal (17) de manière à contraindre un sens de circulation du fluide autour du stator (8) ;
- dans la partie latérale annulaire (18), au moins un dégagement (34) formant une partie du canal (17) permettant la circulation axiale du fluide entre les parties latérale annulaire et d’extrémité ;
- dans la partie d’extrémité (19), au moins une deuxième nervure (35) délimitant le canal de manière à contraindre le sens de circulation du fluide destiné à favoriser un échange thermique avec des composants électroniques (11).
Machine (2) according to at least claims 2 and 3 taken together, in which at least one of the walls (15, 16) comprises:
- in the annular side part (18), at least one first rib (20) delimiting the channel (17) so as to constrain a direction of circulation of the fluid around the stator (8);
- in the annular side part (18), at least one clearance (34) forming a part of the channel (17) allowing the axial circulation of the fluid between the annular side and end parts;
- in the end part (19), at least one second rib (35) delimiting the channel so as to constrain the direction of circulation of the fluid intended to promote heat exchange with electronic components (11).
Machine (2) selon au moins la revendication 3, dans laquelle la paroi interne (15) du boitier (14) forme support d’un palier (30) de la machine (2) guidant un arbre (4) du rotor (7) en rotation.Machine (2) according to at least claim 3, in which the internal wall (15) of the housing (14) forms a support for a bearing (30) of the machine (2) guiding a shaft (4) of the rotor (7) in rotation. Machine (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les composants électroniques (10, 11) sont choisis parmi :
- des composants électroniques de puissance formant onduleur pour alimenter les enroulements de phases (9) en courant alternatif à partir de courant continu fourni par une source externe à la machine (2),
- des composants électroniques de puissance formant redresseur pour alimenter la source externe en courant continu à partir de courant alternatif fourni par les enroulements de phases (9),
- des capacités de filtrage (11),
- des connecteurs de phase (10) connectant aux enroulements de phases (9) du stator (8) les composants électroniques de puissance formant onduleur ou redresseur,
- des composants électroniques de commande pour commander des composants électroniques de puissance.
Machine (2) according to any one of the preceding claims, in which the electronic components (10, 11) are chosen from:
- electronic power components forming an inverter to supply the phase windings (9) with alternating current from direct current supplied by a source external to the machine (2),
- electronic power components forming a rectifier to supply the external source with direct current from alternating current supplied by the phase windings (9),
- filtering capabilities (11),
- phase connectors (10) connecting to the phase windings (9) of the stator (8) the electronic power components forming an inverter or rectifier,
- electronic control components for controlling power electronic components.
Ensemble (1) comportant :
- une machine électrique tournante (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, et comprenant un arbre (4) solidaire en rotation avec le rotor (7),
- un réducteur (3), le réducteur (3) comprenant un arbre (13) monté solidaire en rotation avec l’arbre (4) de la machine (2) et un boitier (23) de réducteur (3) fixé au boitier (14) de la machine.
Set (1) comprising:
- a rotating electric machine (2) according to any one of the preceding claims, and comprising a shaft (4) integral in rotation with the rotor (7),
- a reducer (3), the reducer (3) comprising a shaft (13) mounted integrally in rotation with the shaft (4) of the machine (2) and a reducer housing (23) (3) fixed to the housing ( 14) of the machine.
Ensemble (1) selon la revendication précédente, dans lequel le boitier (23) de réducteur (3) et le boitier (14) de la machine ont des extrémités de liaison (21, 22, 40) munies de bords complémentaires de centrage des deux boitiers (14, 23).Assembly (1) according to the preceding claim, in which the housing (23) of the reducer (3) and the housing (14) of the machine have connecting ends (21, 22, 40) provided with complementary edges for centering the two boxes (14, 23). Ensemble (1) selon la revendication 9 ou 10, dans lequel :
- l’arbre (4) de la machine (2) est porté par un seul palier (32) de la machine, et
- l’arbre (13) du réducteur (3) est porté par deux paliers (43, 44) du réducteur (3).
Assembly (1) according to claim 9 or 10, in which:
- the shaft (4) of the machine (2) is carried by a single bearing (32) of the machine, and
- the shaft (13) of the reducer (3) is carried by two bearings (43, 44) of the reducer (3).
Véhicule automobile comprenant un ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 9 à 11.Motor vehicle comprising an assembly (1) according to any one of claims 9 to 11.
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