WO2022229222A1 - Machine électrique pour système de traction pour dispositif mobile à autopropulsion avec refroidissement à air optimisé - Google Patents

Machine électrique pour système de traction pour dispositif mobile à autopropulsion avec refroidissement à air optimisé Download PDF

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WO2022229222A1
WO2022229222A1 PCT/EP2022/061106 EP2022061106W WO2022229222A1 WO 2022229222 A1 WO2022229222 A1 WO 2022229222A1 EP 2022061106 W EP2022061106 W EP 2022061106W WO 2022229222 A1 WO2022229222 A1 WO 2022229222A1
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WO
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bearing
air
rotor
cooling
stator
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/061106
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English (en)
Inventor
Pierre Faverolle
Fabien Teulon
Michel Fakes
Christophe SAMZUN
Abderazek BOUHALI
Eric Droulez
Philippe Jouanny
Maxime LAFOND
Bruno Demory
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
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Publication date
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Definitions

  • TITLE Electric machine for traction system for self-propelled mobile device with optimized air cooling.
  • the technical field of the invention is that of cooling electrical machines for a self-propelled mobile device.
  • self-propelled mobile device a vehicle for transporting goods or people, which includes its traction system for moving, such as the heat or electric motor of a car, truck, a bicycle or an object that moves with its traction system such as a drone.
  • a self-propelled mobile device may further include autonomous driving.
  • the present invention relates to a rotating electrical machine such as an alternator or an alternator starter or a reversible machine or an electric motor for a self-propelled mobile device.
  • the invention relates more particularly to the air cooling of a rotor and a stator of an electric machine and potentially its electronics. Furthermore, the invention relates to a traction system comprising an air conditioner for sending cooling air into the electric machine.
  • Rotating electrical machines include a stator, a rotor which in operation generates a large amount of heat.
  • the stator comprises a pack of laminations provided with notches equipped with notch insulators for mounting the stator winding.
  • the winding comprises a plurality of phase windings inserted in the notches of the laminations package and forming, with all the phase windings, a front bun and a rear bun on either side of the laminations package.
  • the windings are obtained for example from a continuous wire covered with enamel or from bar-shaped conductive elements, such as U-shaped or I-shaped pins, the ends of which are connected together, for example by welding. .
  • These phase windings are for example three-phase windings which are connected in star or in triangle, the outputs of which are connected to at least one power electronics comprising rectifier elements such as MOSFET type transistors.
  • the windings each include a resistance, often measured between two phase outputs. When a current flows through the windings, it causes heat due to the resistance of each coil in the winding, known as the Joule effect or Joule losses. In general, the greater the power (electrical or mechanical) of the electrical machine, the more heat the windings produce. [0008] Due to this heat, the windings are heated and their resistances increase, reducing the performance of the machine and resulting in even more heat.
  • stator coil insulation becomes less insulating than desired. Therefore, the service life of the stator winding may be reduced.
  • the rotor can include magnets, the rotor being surrounded by the stator, each magnet heats up under the effect of the temperature of the stator which increases. Heat also affects the performance of magnets. Indeed, the hotter the magnet, the more the magnetic domains merge, which leads to a reduction in magnetism and therefore reduces the performance and therefore the efficiency of the electrical machine.
  • the invention offers a solution to the problems mentioned above, by making it possible to have optimized cooling by having an air circulation with little pressure drop.
  • an electric machine for a traction system for a self-propelled mobile device comprising: a rotor comprising an axis of rotation, a body, permanent magnets housed in this body, a first end axial to drive a drive member and a second end axially opposite the first end, a stator comprising: a stack of laminations provided with notches and an external surface, a winding comprising portions in the notches, a hoop comprising an external surface and a cylindrical internal surface mounted around the external surface of the stack of laminations, a first bearing supporting the stator and the rotor by its first end, a second bearing supporting the stator and the rotor by the second end, comprising at least a connector for making it possible to mount an air supply duct of an air supply circuit, a cooling circuit extending axially between the first and second stages, the cooling circuit comprising: at least one rotor cooling duct passing axially through the body of the rotor opening on either
  • the electric machine comprises optimized air cooling, efficient and at a lower cost.
  • the connection of the electrical machine is designed to be connected to a duct to receive air and on the other hand the air transfer duct allows this air flow to be transferred axially through the second bearing in the rotor and stator cooling ducts thus reducing pressure drops.
  • the air flow received by the air supply duct continues to circulate axially in the ducts of the cooling circuit.
  • the supplied air passing axially through the second bearing also allows the air to circulate better in the air gap also forming a duct of the cooling circuit, thus making it possible to cool the stator and the rotor more effectively when the latter is stationary. It may be the same when the rotor is rotating despite the air circulation disturbances linked to the rotation of the rotor.
  • this arrangement makes it easy to distribute the air flow in a predetermined manner in the stator cooling ducts with respect to the rotor cooling duct(s) according to the cooling requirement of the machine, unlike a radial air supply. through the stator.
  • the fact of producing the stator cooling ducts by crossing the hoop between the internal surface and the external surface makes it possible to have a hoop that is simple to mount on the stack of laminations.
  • the inner surface of the hoop and the outer surface of the stack of laminations are cylindrical, allowing simple assembly, unlike the production of channels in the stack of laminations or even between the hoop and the stack of laminations.
  • such an assembly also makes it possible to reduce a risk of deformation of the sheets and therefore a risk of modification of the magnetic field, for example in the air gap, as well as a risk of deterioration of the winding or the insulators in the notches.
  • such an assembly reduces a risk of deformation of the internal diameter of the stack of laminations which can cause magnetic noise.
  • the electric machine according to one aspect of the invention may have one or more additional characteristics from among the characteristics mentioned in the following paragraphs, considered individually or in all combinations. technically possible:
  • the rotor comprises a rotation shaft comprising the first and the second end of the rotor, the rotation shaft being surrounded by the rotor body and secured to the rotor body.
  • the drive member is therefore mounted on the rotating shaft.
  • the rotation shaft comprises a portion between the first end of the body mounted in a bearing of the first bearing and the second end is mounted in a bearing of the second bearing.
  • the connector is an axial connector for mounting the air supply duct axially.
  • the second bearing comprises a one-piece support part comprising the coupling and a bearing mounted in the one-piece support part, and in that the second end of the rotor is mounted in the bearing.
  • the one-piece part is for example a molded part.
  • the one-piece support part comprises a support wall and the connection extends axially from the support wall of the stator.
  • the connector is mounted on a part of the second bearing.
  • the one-piece support part comprises a support wall and the connection is a thread in the support wall of the bearing.
  • the one-piece support part comprises a support wall and the connection is an elbow extending from the support wall of the bearing allowing the radial connection of the air supply duct.
  • stator cooling channels have a section in a radial plane in the shape of a semicircle. This allows for better cooling of the sheet metal package by the hoop.
  • the connector surrounds the axis of rotation for an axial air supply. This makes it possible to have a supply of air regularly angularly distributed in the electric machine.
  • the electrical machine is arranged so that the air circulation in all of the stator cooling channels is at least 50% of the air supply from the transfer duct of air. This makes it possible to concentrate at least 50% on the stator producing the heat of the machine.
  • the electric machine comprises a single connection and a single air transfer duct.
  • the winding comprises phase outputs passing through the connector. This makes it possible to connect an electronic device (including the inverter or/and control unit of the electrical machine, computer, etc.) to the phase outputs of the machine externally while cooling the phase outputs to reduce heat exchanges via the phase outputs between the electronics and the winding.
  • the electric machine further comprises a power interconnector mounted on the second bearing to be electrically connected to a power electronic device.
  • the power interconnector is mounted in the connector to be electrically connected to a power electronic device mounted for example in a pipe forming the air supply duct.
  • the electric machine further comprises an electronic device comprising the power and control electronics of the winding, the electronic device being mounted on the second bearing, to receive, upstream of the cooling ducts of the rotor and stator of the cooling circuit, the air flow coming from an air intake duct.
  • the electronic device comprises a heat sink arranged in the axial air transfer duct.
  • the electronic device is mounted in the connector.
  • the electronic device is mounted inside the air supply duct at the connector.
  • the electronic device may include a heat sink within the fitting and a housing including the electronics, attached to the heat sink, including an outer surface forming part of the fitting.
  • the connector comprises an interconnector connected to the phase outputs and connectors to be connected to a power electronic device. This allows the connection for the air supply duct to be used as an interconnector in order to reduce the number of parts.
  • the second bearing comprises: a stator support wall, a central body supporting the rotor, arms extending between the stator support wall and the central body, openings between each arm forming a passage for the air transfer duct.
  • the maximum diameter of each passage between the arms is greater than the outer diameter of the rotor. This improves the transfer of air from the air intake duct to the hoop channels.
  • the air transfer duct comprises a cylindrical portion formed by the connector comprising a maximum diameter greater than the outer diameter of the rotor. This improves the transfer of air from the air intake duct to the stator cooling channels.
  • the electric machine comprises a second air transfer duct, the first air transfer duct making it possible to transfer the air passing through the bearing to the rotor cooling ducts and the second duct air transfer to transfer the air passing through the bearing to the stator cooling ducts.
  • This makes it possible to have an air separation upstream of the cooling ducts to better control the air flows in the cooling ducts and therefore the cooling of the stator/rotor.
  • the first air transfer duct also makes it possible to supply the air gap.
  • the second air transfer duct also makes it possible to supply the air gap.
  • the electrical machine comprises a second connector for connecting a second air supply duct to the second air transfer duct and the first connector is intended to be connected to the first air supply duct. air to transfer air to the first air transfer duct.
  • the second bearing comprises a guide ramp to guide the air from the air transfer duct to the stator cooling ducts.
  • the ramp is for example conical, widening from an opening between two radial arms of the second bearing for the passage of air to the stator cooling ducts.
  • the second bearing comprises a central body supporting the bearing, a support wall fixed to the hoop and support arms extending radially from the central body to the portion of the hoop forming between each pair arm an axial passage of the transfer conduit.
  • the central body of the second bearing comprises an axial opening forming an axial passage of the transfer conduit comprising at least one portion facing the at least one cooling conduit of rotor.
  • the machine comprises means for fixing the hoop to the second bearing, for example screws.
  • the hoop comprises means for fixing to the first bearing and radial openings between the fixing means for the air outlet of the cooling circuit.
  • the hoop comprises teeth and notches between the teeth and in that at least one stator cooling duct opens into a notch.
  • the first bearing is positioned against the teeth forming with the notches a radial outlet.
  • the first bearing comprises axial openings facing the notches forming axial outlets of the cooling circuit.
  • the first bearing comprises axial openings facing the outlets of the stator cooling ducts.
  • the hoop is tightly mounted on the sheet metal package.
  • the hoop is a one-piece piece.
  • the hoop comprises two fittings mounted one with the other radially surrounding the stack of laminations.
  • the hoop comprises two reinforcements mounted one with the other axially surrounding the stack of laminations.
  • the hoop is mounted around the laminations package and fixed and centered by the first and second bearing to center the laminations package with respect to the rotor.
  • the rotor comprises: a plurality of magnets, a body comprising: housings housing the plurality of magnets, a plurality of channels extending axially between the first and the second bearing, each forming a rotor cooling duct.
  • each rotor cooling duct is located radially between the magnet housings and the axis of rotation.
  • the rotor comprises: two closing washers at each end comprising: an axial opening, surrounding the shaft, facing each cooling duct passing through the rotor body, each washer axially closing the housings of the magnets, means for fixing the washers to the body.
  • the rotor further comprises a target of a rotation sensor located on the side of the second bearing, and the second bearing comprises the electronics of the rotation sensor, and in that the target includes an outer radius smaller than the outer radius of the rotor cooling ducts.
  • a cooling device comprising: a refrigerant fluid circuit comprising a refrigerant fluid compressor, for compressing the refrigerant fluid, a refrigerant fluid condenser compressed at high pressure in the compressor to liquefy the refrigerant fluid, an expander of the compressed refrigerant fluid into a decompressed refrigerant fluid, an evaporator comprising a heat exchanger in which the refrigerant fluid circulates to be heated by air circulating in the evaporator, the refrigerant fluid leaving the evaporator in a gaseous state before being sucked in by the compressor, and an air supply circuit comprising: a cooling chamber housing the evaporator to cool the air circulating in the chamber by licking the walls of the exchanger cooled by the refrigerant fluid, the air supply duct is connected to the connection of the machine to transfer the cooled air
  • the traction system comprises an electronic power device for supplying the winding of the electric machine, mounted on the cooling device.
  • the electronic device of power is additionally cooled by the heat exchanger or by the air cooled upstream of the electrical machine.
  • the winding comprises phase outputs passing through the connectors
  • the air supply duct comprises an interconnector connected to the phase outputs and to the electronic power device.
  • the winding comprises phase outputs passing through the connectors
  • the air intake duct comprises an interconnector connected to the phase outputs and to the electronic power device.
  • FIG. 1 represents an example of a traction system comprising an electric machine according to a first embodiment.
  • FIG. 2a represents a view in perspective and in axial section of an example of an electric machine represented according to the first embodiment.
  • FIG. 2b represents another view in perspective and in axial section of the electric machine represented in FIG. 2a.
  • FIG. 3a represents a perspective view of the electric machine represented according to the first embodiment.
  • FIG. 3b represents another perspective view of the electric machine represented according to the first embodiment.
  • FIG. 4a represents an axial view of a first bearing of the electric machine represented in FIG. 2.
  • FIG. 4b shows an axial view of a second bearing of the electric machine shown in figure 2.
  • FIG. 5 shows a perspective view of the electrical machine shown in Figure 2 without the second bearing.
  • FIG. 6a shows a view in perspective and in axial section of a hoop of the electrical machine shown in Figure 2.
  • FIG. 6b represents a view in perspective and in axial section of a stator of the electric machine represented in figure 2.
  • FIG. 7 represents a perspective view of a rotor of the electric machine represented in figure 2.
  • Figure 1 shows an example of a traction system S comprising an electric machine 1 according to a first embodiment described in more detail below.
  • the traction system S further comprises a cooling device 2 which in this example is an air conditioner.
  • the cooling device 2 comprises a closed refrigerant circuit 20 comprising a compressor 22 of a refrigerant fluid for compressing and circulating the refrigerant fluid in the refrigerant circuit 20.
  • the refrigerant circuit 20 comprises a condenser 23 of the refrigerant fluid compressed at high pressure in the compressor 22. The condenser 23 liquefies the refrigerant.
  • the circuit comprises an expansion valve 24 for the refrigerant fluid compressed into a decompressed refrigerant fluid and an evaporator 25 comprising a heat exchanger in which circulates the refrigerant fluid heated by the air circulating in the evaporator 25, the refrigerant fluid leaves the evaporator 25 in a gaseous state drawn in by compressor 22.
  • the refrigerant circuit can therefore be a conventional air conditioning of a motor vehicle.
  • the cooling fluid can be an organic, inorganic or eutectic fluid.
  • the refrigerant circuit 2 therefore further comprises an air supply circuit 21 represented by the solid black arrows.
  • the air supply circuit 21 comprises a cooling chamber housing the evaporator 25 to cool the air circulating in the chamber by licking the walls of the exchanger exchanging heat with the refrigerant fluid.
  • the refrigerant fluid, heated by the walls heated by the air, at the outlet of the evaporator 25, is then returned to the compressor to carry out a new thermal cycle.
  • the air supply circuit 21 further comprises a supply conduit 210 formed by a pipe, to transfer the cooled air at the outlet of the evaporator 25 to the electric machine 1.
  • the air from the air supply circuit 21 can be sucked in by a fan of the electric machine and/or propelled by a fan from the air supply circuit upstream of the exchanger towards the electric machine. or/and transferred by a fan into the air supply duct 21 sucking the air from the chamber and propelling it towards the electric machine 1 .
  • the air supply duct 210 is therefore connected to a connector 122, in this case an axial connector of the electrical machine 1 to transfer to it a flow of air cooled by the evaporator 25, represented by black arrows.
  • the air supply duct 210 is mounted around the connector 122 but could be mounted in the connector 22.
  • the connector 122 could be a thread in a wall of the bearing or could be an elbow. extending from a support wall of the bearing to allow a duct to be connected radially while allowing air to be transferred axially to cooling ducts described below.
  • the air supply in the electric machine 1 is axial, that is to say parallel to an axis of rotation X of the electric machine 1.
  • axial therefore means along the axis of rotation X, that is to say parallel thereto, and "radial” means perpendicular to this axis of rotation.
  • Circumferentially means circumferentially with respect to this axis of rotation X.
  • the connector 122 surrounds the axis of rotation X of the machine 1 but could also be parallel thereto or tubes parallel to the axis of rotation X distributed circumferentially. Each tube would make it possible to connect a tube of the pipe forming the air supply duct 210.
  • the electric machine can also have several connectors 122, for example an internal connector surrounding the X axis and an external connector surrounding the internal connector to connect each a tube of the air supply duct, in which the air from the air supply circuit would circulate between the two tubes or, according to another example, would circulate on the one hand between the two tubes and on the other hand in the inner tube to respectively feed an axial air transfer duct or according to the other example into two axial air transfer ducts.
  • the electric machine 1 drives, on the other side relative to the air supply, in rotation a transmission box 3, which can be for example a gearbox or a clutch box.
  • the gearbox 3 rotates the wheels or propellers of a vehicle.
  • FIG. 2a and FIG. 2b each represent a view in perspective and in axial section of the electric machine 1 represented according to this example of the first embodiment.
  • the electric machine 1 comprises a first bearing 10 also called the front bearing, on the side of the gearbox 3 and a second bearing 12, also called the rear bearing on the side of the connector 122.
  • FIG. 3a represents a perspective view of the electrical machine 1 from the side of the first bearing 10 and
  • FIG. 3b represents a perspective view of the electrical machine 1 from the side of the second bearing 12.
  • FIG. 4a represents a front view of the electrical machine 1 from the side of the first bearing 10 and
  • FIG. 4b represents a front view of the electric machine 1 from the side of the second bearing 12.
  • the electric machine 1 comprises a rotor 11 comprising a rotation shaft 111, called shaft in the following.
  • the shaft 111 comprises a first end 1113 supported by the first bearing 10 in rotation and comprises a second end 1112 supported by the second bearing 12.
  • the first end 1113 makes it possible to mount a drive member, not shown in the figures, for be coupled to a transmission member of the gearbox 3 to drive it in motor mode or be driven by the gearbox 3 in alternator mode.
  • the first bearing 10 comprises a one-piece body 101 and a bearing 103, in this case ball bearing, between the first end 1113 of the shaft 111 and the one-piece body 101.
  • the front bearing 10 further comprises a fixing plate 102 of the ball bearing 103 fixed by screws against the one-piece body 101.
  • the second bearing 12 comprises a one-piece support part 121 and a bearing 123 tightly mounted in a housing of the one-piece support part 121 .
  • Figure 7 shows a perspective view of the rotor 1 seen from the side of the second end 1112 of the shaft 111.
  • the rotor 11 comprises a body 110 mounted to be integral in rotation on the shaft 111 but could be a one-piece assembly.
  • Body 110 includes housings 1104 and magnets 114 mounted in housings 1104 referenced in Figure 2a.
  • each housing 1104 comprises a plurality of magnets 114 but could comprise only one.
  • the housings 1104 open out axially on either side of the body 110 but could open out on one side only or radially with a closing wedge.
  • the rotor 11 further comprises two washers 112, referenced in Figure 3b, at each axial end of the body 110 axially closing each housing 1104.
  • Each closing washer 112 comprises a central opening traversed by the shaft 111.
  • the electric machine 1 further comprises a stator 13 surrounding the rotor 12.
  • the stator 13 is fixed to the first and second bearings 10, 12 being centered around the rotor 11.
  • the stator 13 comprises a packet of laminations 130 provided with notches, a winding 131, here wired but could be pins, comprising windings comprising portions in the notches of the packet of laminations 130.
  • the stator 13 may further comprise insulators between the stack of laminations and the winding 131.
  • the stator 13 further comprises a hoop 132 comprising a cylindrical internal surface 1320 mounted around an external surface of the stack of laminations 130.
  • hoop 132 is a one-piece piece.
  • FIG. 6a represents a view in perspective and in axial section of hoop 132 and FIG. 6b represents a view in perspective and in axial section of stator 13.
  • the inner surface 1320 of the hoop 132 and the outer surface of the stack of laminations 130 are each designed to be cylindrical and concentric to simplify the mounting of the hoop 132 around the stack of laminations 130.
  • the hoop 132 is tightly mounted on the stack of laminations 130 but it could be mounted with a tight fitting on the stack of laminations 130.
  • the tight mounting of the hoop on the external surface of the stack of laminations 130 makes it possible to optimize the thermal conduction between the hoop and the stack of sheets 130.
  • the hoop 132 in this example is metallic, in particular aluminum or an aluminum alloy for reasons of weight and thermal conduction.
  • the hoop 132 may, according to another example, be made of iron to enable the magnetic field formed by the coil 131 to be conducted around the stack of laminations 130.
  • the electric machine 1 comprises a cooling circuit F extending axially between the first and the second bearing 10, 12 in which the air flow received axially by the air supply duct 210 connected to the connector 122 is transferred to the cooling circuit F of the machine.
  • the cooling circuit F comprises an axial air transfer duct F12 through the second bearing 12 to axially transfer the air, coming from the air supply duct 210 to cooling ducts F110, F132 respectively of the rotor 11 and the stator 13 explained in detail below.
  • duct or “circuit” refers to the function of air circulation in a space.
  • the space can be a pipe, a tube, an opening, a channel of a part or a space between two parts.
  • the cooling circuit F comprises at least one rotor cooling duct F110 passing through the body 110 of the rotor 11 axially emerging on either side axially of the body 110.
  • the body 110 of the rotor 11 comprises ten axial channels forming ten rotor cooling ducts F110 of rotor 11 visible in particular in FIG. 7.
  • each rotor cooling duct F110 is located radially between one of the housings 1104 housing the magnets 114 and the shaft 111.
  • the body 110 of the rotor 11 comprises for each pair of housings 1104 of magnets 114, an axially extending channel forming a rotor cooling duct F110 but there may be less, for for example three channels or more channels, for example one per magnet housing, each forming a rotor cooling duct F110.
  • the housings 1104 of a pair of housings 1104 have a rectangular section inclined towards each other in the direction of the channel forming a rotor cooling duct F110 but can be of another shape.
  • each 112 washer is large enough not to cover the F110 rotor cooling ducts.
  • each closing washer 112 comprises an internal radius greater than the internal radius of the channel forming a rotor cooling duct F110.
  • the closure washer 102 includes a radius substantially corresponding to the outer radius of each opening forming a rotor cooling duct F110. By substantially, we mean + or - 10% of the radius and not zero.
  • the first bearing 10 comprises in this example of this first embodiment of the central axial openings 100 vis-à-vis the rotor or / and an air gap 1311 / or / and stator 13 to at least leave the air from the rotor cooling ducts F110 of the rotor 11 .
  • the central axial openings 100 are opposite the rotor 11, the air gap 1311 and the stack of sheets 130.
  • the central axial openings 100 have an internal radius between the radius internal of the fixing plate 102 and its external radius.
  • the first bearing 10 comprises six central axial openings 100 regularly angularly distributed but could be less numerous or more numerous and irregularly angularly distributed.
  • openings 100 form central axial outlets F100 of the cooling circuit F thus allowing part of the air entering the rotor cooling ducts F110 of the rotor 11 coming from the air transfer duct F12, to exit the machine electric 1 .
  • This air heated by the electric machine 1 can then enter the meshing device 3 and/or can exit between the first bearing 10 and a bearing of the meshing device 3.
  • the central axial openings 100 comprise an outer radius substantially equal to that of the stack of sheets 130.
  • the central axial openings 100 are also opposite the air gap and the bun of the winding 131 on the side of the first bearing 12 as can be seen in particular in FIG. 4a.
  • the front bearing 10 comprises a fixing plate 102 of the ball bearing 103.
  • the fixing plate 102 comprises a radius corresponding substantially to the external radius of the channels of the body 110 forming the rotor cooling ducts F110.
  • the cooling circuit includes a space between the fixing plate 102 and each rotor cooling duct F110 allowing the air to escape through the central axial outlets F100 formed by the central axial openings 100.
  • the cooling circuit F comprises a central cooling duct F1311 formed by the air gap 1311.
  • the air coming from the axial air transfer duct F12 thus passes through the air gap by cooling the external surface of the rotor 11 and the internal surface of the stator 13 and therefore the winding 131 .
  • the cooling circuit F further comprises stator cooling ducts F132 passing through the hoop 132 axially between the inner surface 1320 visible in Figure 6a and its outer surface 1321, visible in particular in Figures 3a and 3b.
  • the hoop 132 comprises channels forming the stator cooling ducts F132 which make it possible to cool the hoop 132 which cools the pack of laminations 130 and the winding 131 by contact of the internal surface 1320 with the external surface of the pack of laminations 130
  • the stator cooling ducts F132 are distributed around the pack of laminations 130 thus making it possible to cool the winding 131 and the pack of laminations 130 circumferentially. pack of laminations 130 and the winding 131 in a regular circumferential manner.
  • Each F132 stator cooling duct comprises an axial inlet F1322 on the side of the second bearing 12 and an outlet F1320 on the side of the first bearing 10.
  • the output F1320 of each F132 stator cooling duct is an axial output but could also be radial.
  • the outlet of the stator cooling duct F132 leads to a notch 1323 of the hoop 132.
  • This notch 1323 opens radially to the outside and to the inside and axially towards the first bearing 10.
  • the hoop 132 comprises between each notch 1323 of the teeth 1329 in contact against the first bearing 10.
  • some of the teeth comprise means for fixing to the first bearing 10 extending radially with respect to the outer surface 1321 of the hoop 132.
  • Each notch 1323 forms with the first bearing 10 an external radial output F1323 visible in Figure 5 showing the machine in perspective.
  • each notch 1323 forms, with the first bearing 10, an internal radial opening which can allow the air coming from the central cooling duct F1311 or from the cooling ducts F110 of the rotor to exit through the notches 1323, for example through the radial outlet.
  • the first bearing 10 comprises a plurality of external axial openings 101 each located opposite a corresponding outlet F1320 of the stator cooling duct F132.
  • Each axial opening 101 of the bearing forms an axial outlet F101.
  • the air leaving via the axial outlet F1320 of a stator cooling duct F132 can be evacuated according to a double orientation, either via the axial outlet F101 and either via the external radial outlet F1323.
  • the bearing 10 could not include openings 101 implying the air circulating in the stator cooling duct F132 to exit via the external radial outlet F1323 or via the central axial outlet F100 .
  • hoop 132 does not include a notch 1323 and axial outlet 1320 of each stator cooling duct F132 is opposite a corresponding opening 101 of bearing 10 to exit through the axial exit F101.
  • the stator cooling ducts F132 passing through the hoop 132 have a section in a radial plane in the shape of a semicircle but could have another shape, for example circular.
  • the section in the shape of a semi-circle in which the flat part is inside makes it possible to better cool the winding 131 and the stack of laminations 130.
  • the one-piece support part 121 of the bearing 12 includes connector 122, however, the connector could also be mounted on the support part of the second bearing 12.
  • the air brought in by the air supply duct connected to the connector 122 passes axially through the bearing support part 12 by at least one axial air transfer duct F12 to be transferred axially to the rotor and stator cooling ducts.
  • the air transfer duct F12 includes the axis of rotation X for an axial air supply.
  • the machine can comprise a single air transfer duct so that the supplied air circulates only between the two tubes (the transfer duct does not include the axis) or the machine can have two air transfer ducts each extending tubes to the rotor or stator cooling channels.
  • the transfer conduit may not include the axis of rotation but comprises at least portions in the tubes of the connector 122 parallel to this axis. of rotation X or else the machine may comprise a plurality of transfer ducts each extending from a tube of the coupling towards either a stator cooling duct, or towards the rotor cooling ducts or even towards the air gap.
  • the air transfer duct F12 comprises a cylindrical portion formed by the connector 122 since it is surrounded by the air supply duct 210.
  • the air transfer duct air F12 extending from a free axial end of the bearing 12.
  • the one-piece support piece 121 of the second bearing 12 comprises in this example a central body 1210 supporting the bearing 123 and therefore the rotor 11 .
  • the one-piece support part 121 of the second bearing 12 comprises an axial opening in the form of an arc of a circle 1200 passing through the central body 1210 forming a central passage F1200 of the transfer duct F12 in particular for supplying air to the cooling ducts F110 rotor.
  • the one-piece support part 121 of the second bearing 12 comprises a support wall 1213 of the stator 13 surrounding a portion of the hoop 132 to center it with respect to the axis of rotation X.
  • the second bearing 12 comprises fixing screws passing through the support wall 1213, screwed into the hoop 132 between two cooling ducts F132 as shown in Figure 6b.
  • the one-piece support part 121 visible in gray in FIG. 4b, further comprises arms 1215 extending radially from the central body 1210 as far as the support wall 1213 of the stator 13.
  • the one-piece support part 121 comprises openings 1216 between each arm 1215 each forming a passage F1216 of the transfer duct F12 to supply the stator cooling ducts F132, the central cooling duct F1311 and, as the case may be, the rotor cooling ducts F110.
  • the support wall 1213 comprises a conical inner surface forming a guide ramp 126, visible in Figures 2a, 2b, to guide the air from the passage F1216 of the axial air transfer duct F12 towards the F132 stator cooling ducts.
  • the maximum diameter of the openings 1216 is greater than the external diameter of the rotor 11 .
  • the connector 122 extends axially from the support wall of the stator 121 and in this case in this example from the connection with the arms 1215.
  • the cylindrical portion formed by the fitting 122 has the same external diameter as the maximum diameter of the passages F1216.
  • the axial air transfer duct F12 in this case the cylindrical portion formed by the connector 122, comprises an outer diameter greater than the outer diameter of the rotor 11. As shown in Figure 2a, this improves the flow of air entering the cooling ducts of the F132 stator.
  • the winding 131 comprises phase outputs passing through the connector 112 to be connected to an electronic device 6 represented schematically in FIG. 1, comprising the power electronics and the control electronics of the electric machine, to supply the winding of the electric machine.
  • the electronic device 6 is mounted inside the air supply duct at the level of the connector 122.
  • the electronic device 6 can comprise a heat sink inside the connector 122 and a housing comprising the electronics, attached to the heat sink, comprising an outer surface forming part of the connector 122.
  • the electrical machine comprises the electronic device 6 mounted in the connector 122.
  • the phase outputs could also, according to another example, emerge radially in the support wall of the stator of the one-piece part.
  • the electronic device 6 is mounted in the cooling device, in particular on the heat exchanger to cool it.
  • the electric machine 1 further comprises a sensor 14 of rotational position of the rotor 11 comprising a target 114 also called track of a rotation sensor 14, the target 114 being mounted on the second end 112 of the shaft 111 of rotor 11 and the electronics of sensor 14 is mounted on second bearing 12.
  • the target has an outer radius smaller than the outer radius of rotor cooling ducts F110.
  • Target 14 is further spaced axially from closure plate 112 to allow air to enter rotor cooling ducts F110.
  • the electronics of the sensor 14 is electrically connected to the electronic device 6.

Landscapes

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Abstract

Un aspect de l'invention concerne un système de traction S comprenant une machine électrique 1 d'un dispositif mobile à autopropulsion. La machine électrique (1) comprend un rotor (11), un stator (13) comprenant une frette (132) comprenant une surface externe (1321) et une surface interne cylindrique (1320) montée autour d'une surface externe du paquet de tôles (131), un premier et un deuxième palier (10, 12) supportant le stator (13) et le rotor (11), le deuxième palier comprenant un raccord (122) connecté à un conduit d'apport d'air (210) d'un circuit d'apport d'air (21) alimentant un circuit de refroidissement (F) de la machine comprenant au moins un conduit de refroidissement de rotor (F110) traversant le rotor (11) axialement et débouchant de part et d'autre axialement, et des conduits de refroidissement de stator (F132) traversant la frette (132) entre la surface interne (1320) et la surface externe (1321).

Description

DESCRIPTION
TITRE : Machine électrique pour système de traction pour dispositif mobile à autopropulsion avec refroidissement à air optimisé.
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
[oooi] Le domaine technique de l’invention est celui du refroidissement des machines électriques pour un dispositif mobile à autopropulsion.
[0002] Dans la suite, par dispositif mobile à autopropulsion, on entend un véhicule pour transporter des marchandises ou des personnes, qui comprend son système de traction pour se déplacer tel que le moteur thermique ou électrique d’une voiture, camion, d’un vélo ou d’un objet qui se déplace avec son système de traction tel qu’un drone. Un tel dispositif mobile à autopropulsion peut en outre comprendre une conduite autonome.
[0003] La présente invention concerne une machine électrique tournante telle qu’un alternateur ou un alternodémarreur ou une machine réversible ou un moteur électrique pour un dispositif mobile à autopropulsion.
[0004] L’invention porte plus particulièrement sur le refroidissement à air d’un rotor et d’un stator d’une machine électrique et potentiellement son électronique. En outre l’invention porte sur un système de traction comprenant un climatiseur pour envoyer l’air de refroidissement dans la machine électrique.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
[0005] Les machines électriques tournantes comprennent un stator, un rotor qui en fonctionnement génèrent une grande quantité de chaleur.
[0006] Le stator comporte un paquet de tôles doté d'encoches équipées d'isolants d'encoches pour le montage du bobinage du stator. Le bobinage comporte une pluralité d'enroulements de phase insérés dans les encoches du paquet de tôles et formant, avec tous les enroulements de phase, un chignon avant et un chignon arrière de part et d'autre du paquet de tôles. Les enroulements sont obtenus par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme de barre, tels que des épingles en forme de U ou I dont les extrémités sont reliées entre elles par exemple par soudage. Ces enroulements de phases sont par exemple des enroulements triphasés qui sont connectés en étoile ou en triangle, dont les sorties sont reliées à au moins une électronique de puissance comportant des éléments redresseurs tels que des transistors du type MOSFET.
[0007] Les enroulements comprennent chacun une résistance, souvent mesurée entre deux sorties de phases. Lorsqu’un courant circule dans les enroulements, cela entraîne de la chaleur due à la résistance de chaque bobine du bobinage, appelé effet Joule ou pertes Joule. De manière générale, plus la machine électrique comprend une puissance (électrique ou mécanique) importante, plus les enroulements produisent de la chaleur. [0008] En raison de cette chaleur, les enroulements sont chauffés et leurs résistances augmentent réduisant les performances de la machine et entraînant encore plus de chaleur.
[0009] En outre, lorsque les températures de la bobine s'élèvent au-dessus d'une valeur prédéterminée, l'isolant de la bobine de stator devient moins isolant que souhaité. Par conséquent, la durée de vie du bobinage du stator peut être réduite.
[ooio] Le rotor peut comprendre des aimants, le rotor étant entouré par le stator, chaque aimant chauffe sous l’effet de la température du stator qui augmente. La chaleur affecte aussi les performances des aimants. En effet, plus l’aimant est chaud plus les domaines magnétiques se confondent, ce qui entraîne une diminution du magnétisme et donc diminue les performances et donc le rendement de la machine électrique.
[ooii] Pour éviter un échauffement excessif de la bobine du stator et des aimants du rotor, il est connu d’utiliser un ventilateur sur le rotor pour aspirer de l'air de refroidissement depuis l'air ambiant de la machine électrique, refroidissant ainsi les composants internes (enroulements, isolants, aimants et toute autre pièce mécanique tel que les paliers nécessitant un refroidissement) de la machine électrique.
[0012] Cependant, plus la température de l’air ambiant est élevée moins l’air aspiré permet de refroidir les composants. En outre certaines machines ont une puissance tellement importante que le refroidissement par l’air ambiant absorbé, n’est pas suffisant. Il existe donc aussi des machines électriques refroidies par un liquide, tel que de l’huile ou de l’eau glycolée ayant un meilleur transfert de chaleur s’écoulant autour du stator pour le refroidir. Cependant ces machines nécessitent un circuit hydraulique complexe et coûteux, c’est en particulier dû aux problèmes d’étanchéités liées aux dilatations et vibrations de ces machines, mais aussi aux niveaux des raccords des tuyaux externes, sans oublier les problèmes de coûts et de fiabilités des pompes et mesures de débit et de température pour assurer le bon refroidissement.
[0013] Il existe donc un besoin d’une machine électrique ayant un refroidissement optimisé efficace et à moindre coût pour refroidir le stator et les aimants.
RESUME DE L’INVENTION
[0014] L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant d’avoir un refroidissement optimisé en ayant une circulation d’air ayant peu de perte de charge.
[0015] Un aspect de l’invention concerne une machine électrique pour système de traction pour dispositif mobile à autopropulsion, la machine électrique comprenant : un rotor comprenant un axe de rotation, un corps, des aimants permanents logés dans ce corps, une première extrémité axiale pour entraîner un organe d’entraînement et une deuxième extrémité opposée axialement à la première extrémité, un stator comprenant : un paquet de tôles doté d'encoches et d’une surface externe, un bobinage comprenant des portions dans les encoches, une frette comprenant une surface externe et une surface interne cylindrique montée autour de la surface externe du paquet de tôles, un premier palier supportant le stator et le rotor par sa première extrémité, un deuxième palier supportant le stator et le rotor par la deuxième extrémité, comprenant au moins un raccord pour permettre de monter un conduit d’apport d’air d’un circuit d’apport d’air, un circuit de refroidissement s’étendant axialement entre le premier et le deuxième palier, le circuit de refroidissement comprenant : au moins un conduit de refroidissement de rotor traversant le corps du rotor axialement débouchant de part et d’autre axialement du corps des conduits de refroidissement de stator traversant la frette entre la surface interne et la surface externe, les conduits de refroidissement de stator étant répartis autour du paquet de tôles et comprenant chacun une entrée axiale du côté du deuxième palier , au moins un conduit de transfert d’air à travers axialement le deuxième palier pour permettre de transférer l’air, provenant du conduit d’apport d’air relié au raccord, aux conduits de refroidissement de rotor et de stator.
[0016] Grâce à l’invention, la machine électrique comprend un refroidissement à air optimisé, efficace et à moindre coût. En effet, d’une part le raccord de la machine électrique est conçu pour être connecté à un conduit pour recevoir de l’air et d’autre part le conduit de transfert d’air permet de transférer ce flux d’air axialement à travers le deuxième palier dans les conduits de refroidissement du rotor et du stator réduisant ainsi les pertes de charge. Il y a en effet peu de pertes de charge car le flux d’air reçu par le conduit d’apport d’air continue de circuler de façon axiale dans les conduits du circuit de refroidissement. Notamment, par rapport à un apport d’air radial et/ou un transfert d’air radial à travers le stator, ou radialement entre le paquet de tôle et le deuxième palier, l’air apporté traversant axialement le deuxième palier permet en outre à l’air de mieux circuler dans l’entrefer formant aussi un conduit du circuit de refroidissement permettant ainsi de refroidir plus efficacement le stator et le rotor lorsque ce dernier est immobile. Il peut en être de même lorsque le rotor est en rotation malgré les perturbations de circulation d’air liées à la rotation du rotor. Enfin cet agencement, permet de facilement répartir de façon prédéterminée le flux d’air dans les conduits de refroidissement de stator par rapport à le ou les conduits de refroidissement de rotor selon le besoin de refroidissement de la machine contrairement à un apport d’air radial à travers le stator. En effet, cela est facilement réalisable car l’air apporté traversant le deuxième palier axialement est dans la même direction que celle des entrées des différents conduits contrairement à un apport d’air radiale à travers le stator où il est difficile voire impossible de répartir la circulation d’air de façon prédéterminée selon le type de machine.
[0017] En outre, le fait de réaliser les conduits de refroidissement de stator en traversant la frette entre la surface interne et la surface externe, permet d’avoir une frette simple à monter sur le paquet de tôles. En effet, la surface interne de la frette et la surface externe du paquet de tôles sont cylindriques permettant un montage simple contrairement à une réalisation de canaux dans le paquet de tôles ou encore entre la frette et le paquet de tôles. Ainsi, un tel montage permet aussi de diminuer un risque de déformations des tôles et donc un risque de modification du champ magnétique, par exemple dans l’entrefer, ainsi qu’un risque de détérioration du bobinage ou des isolants dans les encoches. En outre un tel montage réduit un risque de déformation du diamètre interne du paquet de tôles pouvant entraîner du bruit magnétique.
[0018] Enfin, un refroidissement par apport d’air par rapport à un refroidissement par un liquide réduit les coûts ainsi que les dommages liés à des fuites, notamment au niveau des raccords des tuyaux.
[0019] Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, la machine électrique selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les caractéristiques mentionnées dans les paragraphes suivants, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
[0020] Selon un mode de réalisation, le rotor comprend un arbre de rotation comprenant la première et la deuxième extrémité du rotor, l’arbre de rotation étant entouré par le corps de rotor et solidaire du corps de rotor. L’organe d’entraînement est donc monté sur l’arbre de rotation. Selon un exemple l’arbre de rotation comprend une portion entre la première extrémité le corps monté dans un roulement du premier palier et la deuxième extrémité est monté dans un roulement du deuxième palier.
[0021] Selon un mode de réalisation, le raccord est un raccord axial pour monter axialement le conduit d’apport d’air. Cela permet de diminuer les pertes de charges car l’air circule suivant une même direction, jusqu’à, au moins les sorties des conduits de refroidissement de stator et de rotor. En effet, l’air circule axialement du conduit d’apport d’air jusqu’à ces conduits de refroidissement de stator et de rotor en traversant le deuxième palier axialement. [0022] Selon un mode de réalisation, le deuxième palier comprend une pièce de support monobloc comportant le raccord et un roulement monté dans la pièce de support monobloc, et en ce que la deuxième extrémité du rotor est montée dans le roulement. La pièce monobloc est par exemple une pièce moulée.
[0023] Selon un exemple, la pièce de support monobloc comprend une paroi de support et le raccord s’étend axialement de la paroi de support du stator.
[0024] Selon un autre mode de réalisation, le raccord est monté sur une pièce du deuxième palier.
[0025] Selon un autre mode de réalisation, la pièce de support monobloc comprend une paroi de support et le raccord est un taraudage dans la paroi de support du palier.
[0026] Selon un autre mode de réalisation, la pièce de support monobloc comprend une paroi de support et le raccord est un coude s’étendant de la paroi de support du palier permettant de raccorder radialement le conduit d’apport d’air.
[0027] Selon un mode de réalisation, les canaux de refroidissement de stator ont une section dans un plan radial en forme de demi-cercle. Cela permet d’avoir un meilleur refroidissement du paquet de tôle par la frette.
[0028] Selon un mode de réalisation, le raccord entoure l’axe de rotation pour un apport d’air axial. Cela permet d’avoir un apport d’air régulièrement angulairement répartie dans la machine électrique.
[0029] Selon un mode de réalisation, la machine électrique est agencée pour que la circulation d’air dans l’ensemble des canaux de refroidissement de stator est d’au moins 50% de l’apport d’air provenant du conduit de transfert d’air. Cela permet de concentrer au moins 50% sur le stator produisant la chaleur de la machine.
[0030] Par exemple entre 70 et 95% d’apport d’air passe par l’ensemble des canaux de refroidissement de stator et l’entrefer pour refroidir le stator. Ainsi dans cet exemple 5 à 30% de l’apport d’air passe par les canaux de refroidissement du rotor.
[0031] Selon un mode de réalisation, la machine électrique comprend un seul raccord et un seul conduit de transfert d’air. [0032] Selon un mode de réalisation, le bobinage comprend des sorties de phases traversant le raccord. Cela permet de pouvoir réaliser une connectique d’un dispositif électronique (comprenant l’onduleur ou/et unité de commande de la machine électrique, calculateur etc.) aux sorties de phases de la machine de façon externe tout en refroidissant les sorties de phases pour diminuer les échanges thermiques par les sorties phases entre l’électronique et le bobinage.
[0033] Selon un exemple de ce mode de réalisation, la machine électrique comprend en outre un interconnecteur de puissance monté sur le deuxième palier pour être relié électriquement à un dispositif électronique de puissance.
[0034] Selon un exemple de ce mode de réalisation, l’interconnecteur de puissance est monté dans le raccord pour être relié électriquement à un dispositif électronique de puissance monté par exemple dans un tuyau formant le conduit d’apport d’air.
[0035] Selon un mode de réalisation, la machine électrique comprend en outre un dispositif électronique comprenant l’électronique de puissance et de commande du bobinage, le dispositif électronique étant monté sur le deuxième palier, pour recevoir, en amont des conduits de refroidissements du rotor et du stator du circuit de refroidissement, le flux d’air provenant d’un conduit d’apport d’air. Cela permet d’avoir une électronique embarquée et de la refroidir avant le stator et le rotor, puisque cette dernière est plus sensible à une température élevée.
[0036] Selon un exemple, le dispositif électronique comprend un dissipateur thermique agencé dans le conduit axial de transfert d’air.
[0037] Selon un exemple, le dispositif électronique est monté dans le raccord.
[0038] Selon un exemple, le dispositif électronique est monté à l’intérieur du conduit d’apport d’air au niveau du raccord. Selon un exemple, le dispositif électronique peut comprendre un dissipateur thermique à l’intérieur du raccord et un boîtier comprenant l’électronique, fixé au dissipateur thermique, comprenant une surface externe formant une partie du raccord.
[0039] Selon un mode de réalisation, le raccord comprend un interconnecteur connecté aux sorties de phases et des connectiques pour être raccordées à un dispositif électronique de puissance. Cela permet d’utiliser le raccord pour le conduit d’apport d’air comme un interconnecteur afin de diminuer le nombre de pièce. [0040] Selon un mode de réalisation, le deuxième palier comprend : une paroi de support du stator, un corps central supportant le rotor, des bras s’étendant entre la paroi de support du stator et le corps central, des ouvertures entre chaque bras formant un passage du conduit de transfert d’air.
[0041] Selon un exemple, le diamètre maximum de chaque passage entre les bras est supérieur au diamètre externe du rotor. Cela permet d’améliorer le transfert de l’air du conduit d’apport d’air vers les canaux de la frette.
[0042] Selon un mode de réalisation, le conduit de transfert d’air comprend une portion cylindrique formée par le raccord comprenant un diamètre maximum supérieur au diamètre externe du rotor. Cela permet d’améliorer le transfert de l’air provenant du conduit d’apport d’air vers les canaux de refroidissement de stator.
[0043] Selon un mode de réalisation, la machine électrique comprend un deuxième conduit de transfert d’air, le premier conduit de transfert d’air permettant de transférer l’air traversant le palier vers les conduits de refroidissement de rotor et le deuxième conduit de transfert d’air permettant de transférer l’air traversant le palier vers les conduits de refroidissement de stator. Cela permet d’avoir une séparation de l’air en amont des conduits de refroidissement pour mieux contrôler les débits d’air dans les conduits de refroidissements et donc le refroidissement du stator/rotor.
[0044] Selon un exemple, le premier conduit de transfert d’air permet en outre d’alimenter l’entrefer.
[0045] Selon un autre exemple, le deuxième conduit de transfert d’air permet en outre d’alimenter l’entrefer.
[0046] Selon un exemple, la machine électrique comprend un deuxième raccord pour raccorder un deuxième conduit d’apport d’air au deuxième conduit de transfert d’air et le premier raccord est destiné à être raccordé au premier conduit d’apport d’air pour transférer l’air au premier conduit de transfert d’air. Cela permet de pouvoir contrôler les débits d’air dans les conduits de refroidissement du rotor et stator en dehors de la machine électrique. [0047] Selon un exemple de ce mode de réalisation, le deuxième palier comprend une rampe de guidage pour guider l’air du conduit de transfert d’air vers les conduits de refroidissement du stator. La rampe est par exemple conique en s’évasant à partir d’une ouverture entre deux bras radiaux du deuxième palier pour le passage d’air vers les conduits de refroidissement de stator.
[0048] Selon un mode de réalisation, le deuxième palier comprend un corps central supportant le roulement, une paroi de support fixée à la frette et des bras de support s’étendant radialement du corps central à la portion de la frette formant entre chaque paire de bras un passage axial du conduit de transfert. [0049] Selon un exemple de ce mode de réalisation, le corps central du deuxième palier comprend une ouverture axiale formant un passage axial du conduit de transfert comprenant au moins une portion en vis-à-vis de l’au moins un conduit de refroidissement de rotor.
[0050] Selon un mode de réalisation, la machine comprend des moyens de fixations de la frette au deuxième palier, par exemple des vis.
[0051] Selon un mode de réalisation, la frette comprend des moyens de fixation au premier palier et des ouvertures radiales entre les moyens de fixation pour la sortie d’air du circuit de refroidissement.
[0052] Selon un mode de réalisation, la frette comprend des dents et des encoches entre les dents et en ce que au moins un conduit de refroidissement de stator débouche dans une encoche. Selon un exemple, le premier palier est positionné contre les dents formant avec les encoches une sortie radiale. Selon un exemple, le premier palier comprend des ouvertures axiales en vis-à-vis des encoches formant des sorties axiales du circuit de refroidissement. [0053] Selon un mode de réalisation, le premier palier comprend des ouvertures axiales en vis-à-vis des sorties des conduits de refroidissement de stator.
[0054] Selon un mode de réalisation la frette est montée serrée sur le paquet de tôle.
[0055] Selon un mode de réalisation la frette est une pièce monobloc.
[0056] Selon un autre mode de réalisation la frette comprend deux armatures montées l’une avec l’autre radialement entourant le paquet de tôles. [0057] Selon un autre mode de réalisation la frette comprend deux armatures montées l’une avec l’autre axialement entourant le paquet de tôles.
[0058] Selon un mode de réalisation la frette est montée autour du paquet de tôles et fixée et centrée par le premier et deuxième palier pour centrer le paquet de tôle par rapport au rotor.
[0059] Selon un mode de réalisation, le rotor comprend : une pluralité d’aimants, un corps comprenant : des logements logeant la pluralité d’aimants, une pluralité de canaux s’étendant axialement entre le premier et le deuxième palier, formant chacun un conduit de refroidissement de rotor.
Selon un exemple de ce mode de réalisation, chaque conduit de refroidissement de rotor est situé radialement entre les logements d’aimants et l’axe de rotation.
Selon un exemple de ce mode de réalisation, le rotor comprend : deux rondelles de fermeture à chaque extrémité comprenant : une ouverture axiale, entourant l’arbre, en vis-à-vis de chaque conduit de refroidissement traversant le corps de rotor, chaque rondelle fermant axialement les logements des aimants, des moyens de fixations des rondelles au corps.
[0060] Selon un exemple de ce mode de réalisation, le rotor comprend en outre une cible d’un capteur de rotation situé du côté du deuxième palier, et le deuxième palier comprend l’électronique du capteur de rotation, et en ce que la cible comprend un rayon externe inférieur au rayon externe des conduits de refroidissements de rotor.
[0061] Un autre aspect de l’invention concerne un système de traction comprenant : la machine électrique selon un aspect de l’invention avec ou sans les différentes caractéristiques précédemment décrites, un dispositif de refroidissement comprenant : un circuit de fluide réfrigérant comprenant un compresseur d'un fluide réfrigérant, pour compresser le fluide réfrigérant, un condenseur du fluide réfrigérant compressé à haute pression dans le compresseur pour liquéfier le fluide réfrigérant, un détendeur du fluide réfrigérant compressé en un fluide réfrigérant décompressé, un évaporateur comprenant un échangeur de chaleur dans lequel circule le fluide réfrigérant pour être réchauffé par de l’air circulant dans l’évaporateur, le fluide réfrigérant sortant de l’évaporateur dans un état gazeux avant d’être aspiré par le compresseur, et un circuit d’apport d’air comprenant : une chambre de refroidissement logeant l’évaporateur pour refroidir l’air circulant dans la chambre en léchant des parois de l’échangeur refroidies par le fluide réfrigérant, le conduit d’apport d’air est raccordé au raccord de la machine pour transférer l’air refroidi provenant de la chambre de refroidissement, une boîte de transmission comprenant un organe de transmission couplé en rotation avec l’organe d’entraînement.
[0062] Selon un mode de réalisation, le système de traction comprend un dispositif électronique de puissance pour alimenter le bobinage de la machine électrique, monté sur le dispositif de refroidissement. Selon un exemple, le dispositif électronique de puissance est en outre refroidi par l’échangeur ou par l’air refroidi en amont de la machine électrique.
[0063] Selon un mode de réalisation, le bobinage comprend des sorties de phase traversant la connectique, le conduit d’apport d’air comprend un interconnecteur connecté aux sorties de phases et au dispositif électronique de puissance.
[0064] Selon un mode de réalisation, le bobinage comprend des sorties de phase traversant la connectique, le conduit d’apport d’air comprend un interconnecteur connecté aux sorties de phases et au dispositif électronique de puissance.
[0065] L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0066] Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
[0067] [Fig. 1] représente un exemple d’un système de traction comprenant une machine électrique selon un premier mode de réalisation. [0068] [Fig. 2a] représente une vue en perspective et en coupe axiale d’un exemple de machine électrique représentée selon le premier mode de réalisation.
[0069] [Fig. 2b] représente une autre vue en perspective et en coupe axiale de la machine électrique représentée à la figure 2a.
[0070] [Fig. 3a] représente une vue en perspective de la machine électrique représentée selon le premier mode de réalisation.
[0071] [Fig. 3b] représente une autre vue en perspective de la machine électrique représentée selon le premier mode de réalisation.
[0072] [Fig. 4a] représente une vue axiale d’un premier palier de la machine électrique représentée à la figure 2. [0073] [Fig. 4b] représente une vue axiale d’un deuxième palier de la machine électrique représentée à la figure 2.
[0074] [Fig. 5] représente une vue en perspective de la machine électrique représentée à la figure 2 sans le deuxième palier.
[0075] [Fig. 6a] représente une vue en perspective et en coupe axiale d’une frette de la machine électrique représentée à la figure 2. [0076] [Fig. 6b] représente une vue en perspective et en coupe axiale d’un stator de la machine électrique représentée à la figure 2.
[0077] [Fig. 7] représente une vue en perspective d’un rotor de la machine électrique représentée à la figure 2.
DESCRIPTION DETAILLEE
[0078] Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
[0079] La figure 1 représente un exemple d’un système de traction S comprenant une machine électrique 1 selon un premier mode de réalisation décrit plus en détail dans la suite.
[0080] Le système de traction S comprend en outre un dispositif de refroidissement 2 qui est dans cet exemple une climatisation. Le dispositif de refroidissement 2 comprend un circuit de fluide réfrigérant 20 fermé comprenant un compresseur 22 d'un fluide réfrigérant pour comprimer et circuler le fluide réfrigérant dans le circuit de fluide réfrigérant 20. Le circuit de fluide réfrigérant 20 comprend un condenseur 23 du fluide réfrigérant compressé à haute pression dans le compresseur 22. Le condensateur 23 liquéfie le fluide réfrigérant. Le circuit comprend un détendeur 24 du fluide réfrigérant compressé en un fluide réfrigérant décompressé et un évaporateur 25 comprenant un échangeur de chaleur dans lequel circule le fluide réfrigérant réchauffé par de l’air circulant dans l’évaporateur 25, le fluide réfrigérant sort de l’évaporateur 25 dans un état gazeux aspiré par le compresseur 22.
[0081] Le circuit de fluide réfrigérant peut donc être une climatisation classique d'un véhicule automobile. Le fluide réfrigérant peut être un fluide organique, inorganique ou eutectique.
[0082] Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend donc en outre un circuit d’apport d’air 21 représenté par les flèches pleines noires. Le circuit d’apport d’air 21 comprend une chambre de refroidissement logeant l’évaporateur 25 pour refroidir l’air circulant dans la chambre en léchant les parois de l’échangeur échangeant la chaleur avec le fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant, réchauffé, par les parois réchauffées par l’air, en sortie de l'évaporateur 25, est alors retourné au compresseur pour effectuer un nouveau cycle thermique. [0083] Le circuit d’apport d’air 21 comprend en outre un conduit d’apport 210 former par un tuyau, pour transférer l’air refroidi à la sortie de l’évaporateur25 vers la machine électrique 1 .
[0084] L’air du circuit d’apport d’air 21 peut être aspiré par un ventilateur de la machine électrique ou/et propulsé par un ventilateur du circuit d’apport d’air en amont de l’échangeur vers la machine électrique ou/et transféré par un ventilateur dans le conduit d’apport d’air 21 aspirant l’air de la chambre et la propulsant vers la machine électrique 1 .
[0085] Le conduit d’apport d’air 210 est donc connecté à un raccord 122, en l’occurrence un raccord axial de la machine électrique 1 pour lui transférer un flux d’air refroidi par l’évaporateur 25, représenté par des flèches noires. Dans cet exemple, le conduit d’apport d’air 210 est monté autour du raccord 122 mais pourrait être monté dans le raccordl 22. En outre le raccord 122 pourrait être un taraudage dans une paroi du palier ou encore pourrait être un coude s’étendant d’une paroi de support du palier pour permettre de raccorder un conduit radialement tout en permettant à l’air d’être transférer axialement vers des conduits de refroidissements décrits dans la suite.
[0086] L’apport d’air dans la machine électrique 1 est axiale, c’est-à-dire parallèle à un axe de rotation X de la machine électrique 1 .
[0087] Dans la description, par « axial », on entend donc suivant l’axe de rotation X, c’est-à-dire parallèle à celle-ci, et par « radial », on entend perpendiculairement à cet axe de rotation X. Par circonférentiellement, on entend de façon circonférentielle par rapport à cet axe de rotation X.
[0088] Dans cet exemple, le raccord 122 entoure l’axe de rotation X de la machine 1 mais pourrait aussi être parallèle à celui-ci ou encore des tubes parallèles à l’axe de rotation X réparties circonférentiellement. Chaque tube permettrait de connecter un tube du tuyau formant le conduit d’apport d’air 210. La machine électrique peut aussi avoir plusieurs raccords 122, par exemple un raccord interne entourant l’axe X et un raccord externe entourant le raccord interne pour raccorder chacun un tube du conduit d’apport d’air, dans lequel l’air du circuit d’apport d’air circulerait entre les deux tubes ou selon un autre exemple circulerait d’une part entre les deux tubes et d’autre part dans le tube interne pour alimenter respectivement un conduit axial de transfert d’air ou selon l’autre exemple dans deux conduits axiaux de transfert d’air. [0089] La machine électrique 1 entraîne, de l’autre côté par rapport à l’apport d’air, en rotation une boîte de transmission 3, pouvant être par exemple une boîte de vitesse ou une boîte d’embrayage. Par exemple la boîte de transmission 3 entraîne en rotation les roues ou hélices d’un véhicule.
[0090] Les figures suivantes 2a, 2b, 3a, 3b, 4, 4b , 5, 6a, 6b représentent selon différentes vues, coupe la machine électrique 1 selon un exemple d’un premier mode de réalisation de l’invention.
[0091] En particulier la figure 2a et la figure 2b représentent chacune une vue en perspective et en coupe axiale de la machine électrique 1 représentée selon cet exemple du premier mode de réalisation.
[0092] La machine électrique 1 comprend un premier palier 10 appelé aussi palier avant, du côté de la boîte de transmission 3 et un deuxième palier 12, appelé aussi palier arrière du côté du raccord 122. La figure 3a représente une vue en perspective de la machine électrique 1 du côté du premier palier 10 et la figure 3b représente une vue en perspective de la machine électrique 1 du côté du deuxième palier 12. La figure 4a représente une vue de face de la machine électrique 1 du côté du premier palier 10 et la figure 4b représente une vue de face de la machine électrique 1 du côté du deuxième palier 12.
[0093] La machine électrique 1 comprend un rotor 11 comprenant un arbre de rotation 111 , appelé arbre dans la suite. L’arbre 111 comprend une première extrémité 1113 supporté par le premier palier 10 en rotation et comprend une deuxième extrémité 1112 supporté par le deuxième palier 12. La première extrémité 1113 permet de monter un organe d’entraînement, non représenté sur les figures, pour être couplé à un organe de transmission de la boîte de transmission 3 pour l’entraîner en mode moteur ou être entraîné par la boîte de transmission 3 en mode alternateur.
[0094] Le premier palier 10 comprend un corps monobloc 101 et un roulement 103 en l’occurrence à bille, entre la première extrémité 1113 de l’arbre 111 et le corps monobloc 101. En l’occurrence, dans cet exemple de ce mode de réalisation, le palier avant 10 comprend en outre une plaque de fixation 102 du roulement à bille 103 fixé par des vis contre le corps monobloc 101 .
[0095] Le deuxième palier 12 comprend une pièce de support monobloc 121 et un roulement 123 monté serré dans un logement de la pièce de support monobloc 121 . [0096] La figure 7 représente une vue en perspective du rotorl 1 vue du côté de la deuxième extrémité 1112 de l’arbre 111.
[0097] Le rotor 11 comprend un corps 110 monté pour être solidaire en rotation sur l’arbre 111 mais pourrait être un ensemble monobloc. Le corps 110 comprend des logements 1104 et des aimants 114 montés dans les logements 1104 référencés sur la figure 2a. En l’occurrence, dans cet exemple de rotor 11, chaque logement 1104 comprend une pluralité d’aimants 114 mais pourrait en comporter qu’un seul.
[0098] Dans cet exemple, les logements 1104 débouchent axialement de part et d’autre du corps 110 mais pourrait déboucher d’un seul côté ou radialement avec une cale de fermeture.
[0099] Dans cet exemple de ce mode de réalisation, le rotor 11 comprend en outre deux rondelles 112, référencées sur la figure 3b, à chaque extrémité axiale du corps 110 fermant axialement chaque logement 1104. Chaque rondelle de fermeture 112 comprend une ouverture centrale traversée par l’arbre 111. [ooioo] La machine électrique 1 comprend en outre un stator 13 entourant le rotor 12. Le stator 13 est fixé aux premier et deuxième palier 10, 12 en étant centré autour du rotor 11. En particulier le stator 13 comprend un paquet de tôles 130 doté d'encoches, un bobinage 131 , ici filaire mais pourrait être des épingles, comprenant des enroulements comprenant des portions dans les encoches du paquet de tôles 130. Le stator 13 peut comporter en outre des isolants entre le paquet de tôles et le bobinage 131. Le stator 13 comporte en outre une frette 132 comprenant une surface interne 1320 cylindrique montée autour d’une surface externe du paquet de tôles 130.
[ooioi] Dans ce mode de réalisation, la frette 132 est une pièce monobloc.
[00102] La figure 6a représente une vue en perspective et en coupe axiale de la frette 132 et la figure 6b représente une vue en perspective et en coupe axiale du stator 13.
[00103] La surface interne 1320 de la frette 132 et la surface externe du paquet de tôles 130 sont conçues pour être chacune cylindrique et concentrique pour simplifier le montage de la frette 132 autour du paquet de tôles 130. En particulier dans cet exemple, la frette 132 est montée serrée sur le paquet de tôles 130 mais elle pourrait être montée avec un montage ajusté sur le paquet de tôles 130. Le montage serré de la frette sur la surface externe du paquet de tôles 130 permet d’optimiser la conduction thermique entre la frette et le paquet de tôles 130. [00104] La frette 132 est dans cet exemple métallique, en particulier en aluminium ou un alliage d’aluminium pour des raisons de poids et de conduction thermique. La frette 132 peut selon un autre exemple être en fer pour permettre de conduire le champ magnétique formé par le bobinage 131 autour du paquet de tôles 130. [00105] La machine électrique 1 comprend un circuit de refroidissement F s’étendant axialement entre le premier et le deuxième palier 10, 12 dans lequel le flux d’air reçu axialement par le conduit d’apport d’air 210 connecté au raccord 122 est transféré au circuit de refroidissement F de la machine. Le circuit de refroidissement F comprend un conduit axial de transfert d’air F12 à travers le deuxième palier 12 pour transférer axialement l’air, provenant du conduit d’apport d’air 210 à des conduits de refroidissements F110, F132 respectivement du rotor 11 et du stator 13 expliqué en détail dans la suite.
[00106] Dans la description, le terme « conduit » ou « circuit » on entend à la fonction de circulation d’air dans un espace. L’espace peut être un tuyau, un tube, une ouverture, un canal d’une pièce ou un espace entre deux pièces.
[00107] Ainsi l’air reçu par le conduit d’apport d’air 210 traverse le conduit axial de transfert d’air F12 et différents conduits de refroidissements du circuit de refroidissement F et sort à l’opposé du côté du premier palier 10. Des flèches noires représentent des chemins du flux d’air du circuit de refroidissement. [00108] Le circuit de refroidissement F comprend au moins un conduit de refroidissement de rotor F110 traversant le corps 110 du rotor 11 axialement débouchant de part et d’autre axialement du corps 110. En l’occurrence dans cet exemple, le corps 110 du rotor 11 comprend dix canaux axiaux formant dix conduits de refroidissement de rotor F110 du rotor 11 visible en particulier sur la figure 7. [00109] Dans cet exemple de ce mode de réalisation, chaque conduit de refroidissement de rotor F110 est situé radialement entre un des logements 1104 logeant les aimants 114 et l’arbre 111.
[ooiio] En particulier dans cet exemple, le corps 110 du rotor 11 comprend pour chaque paire de logements 1104 d’aimants 114, un canal s’étendant axialement formant un conduit de refroidissement de rotor F110 mais il peut y en avoir moins , par exemple trois canaux ou plus de canaux par exemple un par logement d’aimants formant chacun un conduit de refroidissement de rotor F110 . En particulier, les logements 1104 d’une paire de logements 1104 ont une section rectangulaire inclinées l’une vers l’autre en direction du canal formant un conduit de refroidissement de rotor F110 mais peuvent être d’une autre forme.
[ooiii] L’ouverture centrale de chaque rondelle 112 est suffisamment grande pour ne pas recouvrir les conduits de refroidissement de rotor F110. Autrement dit, chaque rondelle de fermeture 112 comprend un rayon interne supérieur au rayon interne du canal formant un conduit de refroidissement de rotor F110. Dans cet exemple, la rondelle de fermeture 102 comprend un rayon correspondant sensiblement au rayon externe de chaque ouverture formant un conduit de refroidissement de rotor F110. Par sensiblement, on entend + ou - 10% du rayon et non nul.
[ooii2] Le premier palier 10 comprend dans cet exemple de ce premier mode de réalisation des ouvertures centrales axiales 100 en vis-à-vis du rotor ou/et d’un entrefer 1311/ ou/et stator 13 pour au moins sortir l’air des conduits de refroidissement de rotor F110 du rotor 11 . En l’occurrence, les ouvertures centrales axiales 100 sont en vis-à- vis du rotor 11 , de l’entrefer 1311 et du paquet de tôles 130. Dans cet exemple, les ouvertures centrales axiales 100 ont un rayon interne compris entre le rayon interne de la plaque de fixation 102 et son rayon externe. En l’occurrence le premier palier 10 comprend six ouvertures centrales axiales 100 régulièrement angulairement réparties mais pourrait être moins nombreuses ou plus nombreuses et irrégulièrement angulairement réparties. Ces ouvertures 100 forment des sorties axiales centrales F100 du circuit de refroidissement F permettant ainsi à une partie de l’air rentrée dans les conduits de refroidissement de rotor F110 du rotor 11 provenant du conduit de transfert d’air F12, de sortir de la machine électrique 1 . Cet air réchauffé par la machine électrique 1 peut ensuite rentrer dans le dispositif d’engrainement 3 ou/et peut sortir entre le premier palier 10 et un palier du dispositif d’engrainement 3.
[00113] Dans cet exemple, les ouvertures centrales axiales 100 comprennent un rayon externe sensiblement égal à celui du paquet de tôles 130. Autrement dit les ouvertures centrales axiales 100 sont en outre en vis-à-vis de l’entrefer et du chignon du bobinage 131 du côté du premier palier 12 comme visible en particulier sur la figure 4a.
[00114] En l’occurrence, dans cet exemple de ce mode de réalisation, le palier avant 10 comprend une plaque de fixation 102 du roulement à bille 103. [00115] Dans cet exemple, la plaque de fixation 102 comprend un rayon correspondant sensiblement au rayon externe des canaux du corps 110 formant les conduits de refroidissement de rotor F110. Cependant le circuit de refroidissement comprend un espace entre la plaque de fixation 102 et chaque conduit de refroidissement de rotor F110 permettant à l’air de s’échapper par les sorties centrales axiales F100 formées par les ouvertures centrales axiales 100.
[00116] L’air provenant du conduit de transfert d’air F12 traverse ainsi le corps 110 en le refroidissant.
[00117] En outre, le circuit de refroidissement F comprend un conduit de refroidissement central F1311 formé par l’entrefer 1311. Ainsi l’air provenant du conduit axial de transfert d’air F12 traverse ainsi l’entrefer en refroidissant la surface externe du rotor 11 et la surface interne du stator 13 et donc le bobinage 131 .
[00118] Le circuit de refroidissement F comprend en outre des conduits de refroidissement de stator F132 traversant la frette 132 axialement entre la surface interne 1320 visible sur la figure 6a et sa surface externe 1321 , visible en particulier sur les figures 3a et 3b. Ainsi, la frette 132 comprend des canaux formant les conduits de refroidissement de stator F132 qui permettent de refroidir la frette 132 qui refroidit le paquet de tôles 130 et le bobinage 131 par contact de la surface interne 1320 avec la surface externe du paquet de tôles 130. En outre, les conduits de refroidissement de stator F132 sont réparties autour du paquet de tôles 130 permettant ainsi de refroidir circonférentiellement le bobinage 131 et le paquet de tôles 130. En particulier les conduits de refroidissement de stator F132 sont régulièrement angulairement répartis pour refroidir le paquet de tôles 130 et le bobinage 131 de façon régulière circonférentiellement.
[00119] Chaque conduit de refroidissement de stator F132 comprend une entrée axiale F1322 du côté du deuxième palier 12 et une sortie F1320 du côté du premier palier 10.
[00120] En l’occurrence, dans cet exemple, la sortie F1320 de chaque conduit de refroidissement de stator F132 est une sortie axiale mais pourrait aussi être radiale. Dans cet exemple la sortie du conduit de refroidissement de stator F132 débouche sur une encoche 1323 de la frette 132. Cette encoche 1323 débouche radialement à l’extérieur et à l’intérieur et axialement vers le premier palier 10. La frette 132 comprend entre chaque encoche 1323 des dents 1329 en contact contre le premier palier 10. Dans cet exemple certaines des dents comprennent des moyens de fixation au premier palier 10 s’étendant radialement par rapport à la surface externe 1321 de la frette 132. Chaque encoche 1323 forme avec le premier palier 10 une sortie radiale externe F1323 visible sur la figure 5 représentant la machine en perspective. En outre chaque encoche 1323 forme avec le premier palier 10, une ouverture radiale interne pouvant permettre à l’air provenant du conduit de refroidissement central F1311 ou des conduits de refroidissement F110 du rotor de sortir par les encoches 1323, par exemple par la sortie radiale externe F1323. [00121] En outre, selon cet exemple, le premier palier 10 comprend une pluralité d’ouvertures axiales 101 externes situées chacune en vis-à-vis d’une sortie F1320 correspondante du conduit de refroidissement de stator F132. Chaque ouverture axiale 101 du palier forme une sortie axiale F101. Autrement dit l’air sortant par la sortie axiale F1320 d’un conduit de refroidissement de stator F132 peut s’évacuer selon une double orientation, soit par la sortie axiale F101 et soit par la sortie radiale externe F1323.
[00122] Selon un autre exemple non représenté, le palier 10 pourrait ne pas comporter d’ouvertures 101 impliquant à l’air circulant dans le conduit de refroidissement de stator F132 de sortir par la sortie radiale externe F1323 ou par la sortie axiale centrale F100.
[00123] Selon un autre exemple non représenté, la frette 132 ne comporte pas d’encoche 1323 et la sortie axiale 1320 de chaque conduit de refroidissement de stator F132 est en vis-à-vis d’une ouverture 101 correspondante du palier 10 pour sortir par la sortie axiale F101. [00124] Dans cet exemple, les conduits de refroidissement de stator F132 traversant la frette 132 ont une section dans un plan radial en forme de demi-cercle mais pourrait avoir une autre forme, par exemple circulaire. Cependant, il a été constaté que la section en forme de demi-cercle dans lequel la partie plane est interne permet de mieux refroidir le bobinage 131 et le paquet de tôles 130. [00125] Dans cet exemple, la pièce de support monobloc 121 du palier 12 comprend le raccord 122 cependant le raccord pourrait aussi être monté sur la pièce de support du deuxième palier 12. Dans ces deux cas, l’air apporté par le conduit d’apport d’air raccordé au raccord 122 traverse axialement la pièce de support du palier 12 par au moins un conduit axial de transfert d’air F12 pour être transférer axialement vers les conduits de refroidissement de rotor et stator.
[00126] Dans ce mode de réalisation, le conduit de transfert d’air F12 comprend l’axe de rotation X pour un apport d’air axiale. Dans le cas de la machine non représenté, comprenant deux raccords 122, ayant par exemple un raccord interne en forme de tube interne entourant l’axe X et l’autre raccord externe en forme d’un autre tube, la machine peut comporter un seul conduit de transfert de l’air pour que l’air apporté circule uniquement entre les deux tubes (le conduit de transfert ne comprend pas l’axe) ou la machine peut comporter deux conduits de transfert de l’air s’étendant chacun des deux tubes vers les canaux de refroidissement de rotor ou de stator. En outre dans le cas d’une machines comprenant une pluralités de raccord 122 formés par plusieurs tubes parallèles, le conduit de transfert peut ne pas comprendre l’axe de rotation mais comporte au moins des portions dans les tubes du raccord 122 parallèle à cet axe de rotation X ou encore la machine peut comprendre une pluralité de conduit de transfert s’étendant chacun d’un tube du raccord vers soit un conduit de refroidissement de stator, soit vers les conduits de refroidissement de rotor ou encore soit vers l’entrefer.
[00127] En outre, dans ce mode de réalisation, le conduit de transfert d’air F12 comprend une portion cylindrique formée par le raccord 122 puisqu’il est entouré par le conduit d’apport d’air 210. Le conduit de transfert d’air F12 s’étendant à partir d’une extrémité axiale libre du palier 12.
[00128] La pièce de support monobloc 121 du deuxième palier 12 comprend dans cet exemple un corps central 1210 supportant le roulement 123 et donc le rotor 11 .
[00129] La pièce de support monobloc 121 du deuxième palier 12 comprend une ouverture axiale en forme d’arc de cercle 1200 traversant le corps central 1210 formant un passage central F1200 du conduit de transfert F12 en particulier pour alimenter en air les conduits de refroidissement de rotor F110.
[00130] La pièce de support monobloc 121 du deuxième palier 12 comprend une paroi de support 1213 du stator 13 entourant une portion de la frette 132 pour la centrer par rapport à l’axe de rotation X. En l’occurrence le deuxième palier 12 comprend des vis de fixation traversant la paroi de support 1213, vissées dans la frette 132 entre deux conduits de refroidissement F132 comme visible sur la figure 6b. [00131] La pièce de support monobloc 121 , visible en gris sur la figure 4b, comporte en outre des bras 1215 s’étendant radialement du corps central 1210 jusqu’à la paroi de support 1213 du stator 13. La pièce de support monobloc 121 comprend des ouvertures 1216 entre chaque bras 1215 formant chacune un passage F1216 du conduit de transfert F12 pour alimenter les conduits de refroidissement de stator F132, le conduit de refroidissement central F1311 et selon le cas des conduits de refroidissement de rotor F110.
[00132] En outre, la paroi de support 1213 comprend une surface interne conique formant une rampe de guidage 126, visible sur les figures 2a, 2b, pour guider l’air du passage F1216 du conduit axial de transfert d’air F12 vers les conduits de refroidissement du stator F132.
[00133] Dans cet exemple, le diamètre maximum des ouvertures 1216 est supérieur au diamètre externe du rotor 11 .
[00134] Dans cet exemple, le raccord 122 s’étend axialement à partir de la paroi de support du stator 121 et en l’occurrence dans cet exemple à partir de la liaison avec les bras 1215. Autrement dit, la portion cylindrique formée par le raccord 122 a le même diamètre externe que le diamètre maximum des passages F1216.
[00135] Ainsi le conduit axial de transfert d’air F12, en l’occurrence la portion cylindrique formée par le raccord 122, comprend un diamètre externe supérieur au diamètre externe du rotor 11 . Comme représenté sur la figure 2a, cela permet d’améliorer le débit d’air rentrant dans les conduits de refroidissement du stator F132.
[00136] En outre dans cet exemple, le bobinage 131 comprend des sorties de phases traversant le raccord 112 pour être connecté à un dispositif électronique 6 représenté schématiquement sur la figure 1 , comprenant l’électronique de puissance et l’électronique de commande de la machine électrique, pour alimenter le bobinage de la machine électrique. En l’occurrence, le dispositif électronique 6 est montée à l’intérieur du conduit d’apport d’air au niveau du raccord 122. Le dispositif électronique 6 peut comprendre un dissipateur thermique à l’intérieur du raccord 122 et un boîtier comprenant l’électronique, fixé au dissipateur thermique, comprenant une surface externe formant une partie du raccord 122. Selon un autre exemple, la machine électrique comprend le dispositif électronique 6 monté dans le raccord 122. [00137] Les sorties de phases pourraient aussi selon un autre exemple sortir radialement dans la paroi de support du stator de la pièce monobloc .
[00138] Selon un autre exemple, le dispositif électronique 6 est monté dans le dispositif de refroidissement, en particulier sur l’échangeur de chaleur pour le refroidir. [00139] La machine électrique 1 comprend en outre un capteur 14 de position de rotation du rotor 11 comprenant une cible 114 appelée aussi piste d’un capteur de rotation 14, la cible 114 étant monté sur la deuxième l’extrémitél 112 de l’arbre 111 du rotor 11 et l’électronique du capteur 14 est monté sur le deuxième palier 12. En particulier la cible comprend un rayon externe inférieur au rayon externe des conduits de refroidissements de rotor F110. La ciblel 14 est en outre espacée axialement de la plaque de fermeture 112 pour laisser l’air rentrer dans les conduits de refroidissement de rotor F110. L’électronique du capteur 14 est raccordé électriquement au dispositif électronique 6.
[00140] Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Machine électrique (1) pour système de traction pour dispositif mobile à autopropulsion, la machine électrique (1) comprenant :
- un rotor (11) comprenant un axe de rotation (X), un corps (110), des aimants (114) logés dans ce corps (110), une première extrémité axiale (1113) pour entraîner un organe d’entraînement et une deuxième extrémité (1112) opposée axialement à la première extrémité (1113) ,
- un stator (13) comprenant : o un paquet de tôles (130) doté d'encoches et d’une surface externe, o un bobinage (131 ) comprenant des portions dans les encoches, o une frette (132) comprenant une surface externe (1321) et une surface interne cylindrique (1320) montée autour de la surface externe du paquet de tôles (131 ),
- un premier palier (10) supportant le stator (13) et le rotor (11) par sa première extrémité (1113),
- un deuxième palier (12) supportant le stator et le rotor par la deuxième extrémité (1112), comprenant au moins un raccord (122) pour permettre de monter un conduit d’apport d’air (210) d’un circuit d'apport d’air (21),
- un circuit de refroidissement (F) s’étendant axialement entre le premier et le deuxième palier (10, 12), le circuit de refroidissement (F) comprenant : o au moins un conduit de refroidissement de rotor (F110) traversant le corps (110) du rotor (11) axialement débouchant de part et d’autre axialement du corps (110), odes conduits de refroidissement de stator (F132) traversant la frette (132) entre la surface interne (1320) et la surface externe (1321), les conduits de refroidissement de stator (F132) étant répartis autour du paquet de tôles (130) et comprenant chacun une entrée axiale (F1322) du côté du deuxième palier (12), o au moins un conduit de transfert d’air (F12) à travers axialement du deuxième palier (12) pour permettre de transférer l’air, provenant du conduit d’apport d’air (210) relié au raccord (122), aux conduits de refroidissement de rotor (F110) et de stator (F132).
[Revendication 2] Machine électrique (1) selon la revendication précédente, dans laquelle le raccord est un raccord axial pour monter axialement le conduit d’apport d’air.
[Revendication s] Machine électrique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le deuxième palier (12) comprend :
- une pièce de support monobloc (121 ) comportant le raccord (122) et
- un roulement (123) monté dans la pièce de support monobloc (121), et en ce que la deuxième extrémité (1112) du rotor (11 ) est montée dans le roulement (123). [Revendication 4] Machine électrique (1) selon l’une quelconques des revendications précédentes dans laquelle les canaux de refroidissement de stator (F132) ont une section dans un plan radial en forme de demi-cercle.
[Revendication s] Machine électrique (1) selon l’une des revendications précédentes dans laquelle le raccord (122) entoure l’axe de rotation pour un apport d’air axiale.
[Revendication s] Machine électrique (1) selon l’une des revendications précédentes dans laquelle la machine électrique comprend un seul raccord (122) et un seul conduit de transfert d’air (F12).
[Revendication 7] Machine électrique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le bobinage (131) comprend des sorties de phases traversant le raccord (112).
[Revendication s] Machine électrique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la frette (132) comprend des dents (1329) et des encoches (1323) entre les dents (1329) et en ce que au moins un conduit de refroidissement de stator (F123) débouche dans une encoche (1323). [Revendication 9] Machine électrique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le premier palier (10) comprend des ouvertures axiales (101) en vis-à-vis des sorties (F1320) des conduits de refroidissement de stator (F123).
[Revendication 10] Machine électrique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la machine électrique (1) comprend en outre un dispositif électronique (6) comprenant l’électronique de puissance et de commande du bobinage, le dispositif électronique (6) étant monté sur le deuxième palier (12) pour recevoir, en amont des conduits de refroidissement du circuit de refroidissement, le flux d’air provenant d’un conduit d’apport d’air.
[Revendication 11] Système de traction (S) comprenant : la machine électrique (1) selon l’une des revendications précédentes,
- un dispositif de refroidissement (2) comprenant : o un circuit de fluide réfrigérant (20) comprenant
1. un compresseur (22) d'un fluide réfrigérant, pour compresser le fluide réfrigérant,
2. un condenseur (23) du fluide réfrigérant compressé à haute pression dans le compresseur (22) pour liquéfier le fluide réfrigérant,
3. un détendeur (24) du fluide réfrigérant compressé en un fluide réfrigérant décompressé,
4. un évaporateur (25) comprenant un échangeur de chaleur dans lequel circule le fluide réfrigérant pour être réchauffé par de l’air circulant dans l’évaporateur (25), le fluide réfrigérant sortant de l’évaporateur (25) dans un état gazeux avant d’être aspiré par le compresseur (22), et o un circuit d’apport d’air (21) comprenant :
1. une chambre de refroidissement logeant l’évaporateur (25) pour refroidir l’air circulant dans la chambre en léchant des parois de l’échangeur refroidies par le fluide réfrigérant,
2. le conduit d’apport (210) d’air connecté au raccord (12) de la machine électrique (1 ) pour transférer l’air refroidi provenant de la chambre de refroidissement à la machine électrique (1 ),
- une boîte de transmission (3) comprenant un organe de transmission de rotation couplé en rotation par l’organe d’entraînement monté sur la première extrémité (1 13) du rotor (12).
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