EP3991276A1 - Carter pour machine électrique tournante comprenant un palier plastique - Google Patents

Carter pour machine électrique tournante comprenant un palier plastique

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Publication number
EP3991276A1
EP3991276A1 EP20734753.5A EP20734753A EP3991276A1 EP 3991276 A1 EP3991276 A1 EP 3991276A1 EP 20734753 A EP20734753 A EP 20734753A EP 3991276 A1 EP3991276 A1 EP 3991276A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bearing
skirt
wall
chamber
transverse wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20734753.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Faverolle
Khadija El Baraka
Svetislav JUGOVIC
Othmane OUAZZANI JAMIL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Publication of EP3991276A1 publication Critical patent/EP3991276A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1732—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets

Definitions

  • the invention relates in particular to a rotating electrical machine
  • a reversible machine is a rotating electric machine capable of working in a reversible manner, on the one hand, as an electric generator in alternator function and, on the other hand, as an electric motor for example to start the heat engine of the motor vehicle. .
  • a rotating electric machine comprises a movable rotor in rotation
  • the rotating electrical machine also comprises an electronic assembly comprising several power modules making it possible to rectify the current supplied by the stator.
  • This electronic module is mounted on the casing of the machine and in particular on one of the bearings forming the casing.
  • the housing helps maintain and protect the assembly formed by the stator and the rotor.
  • a cooling circuit in which a cooling fluid advantageously circulates should in particular be provided at the level of the bearings of the casing to cool the machine.
  • Such a cooling circuit comprises
  • At least one cooling chamber for example formed by two walls extending axially around the axis of the machine and each belonging to a different bearing, and between which is disposed at least one seal ensuring the sealing of the chamber as described in document FR3057414.
  • the casing for a rotary electrical machine comprises a first bearing and a second bearing, at least the first bearing being made of plastic, said first bearing comprising a transverse wall and a skirt extending from the transverse wall between one end connected to the transverse wall and a free end, the casing also comprising a first cooling chamber, said first cooling chamber being housed at least in part in the skirt of the first bearing.
  • cooling chamber is made of plastic, that is to say non-porous, leakage problems are limited. Corrosion problems and contamination of the cooling fluid are also avoided.
  • the skirt of the first bearing comprises a double wall, the first cooling chamber being housed in the double wall of the skirt;
  • the casing comprises at least one seal arranged between the bearings to seal the first cooling chamber
  • the first bearing comprises at least one radial reinforcement element, overmolded in the skirt of the bearing;
  • the skirt of the first bearing comprises an opening provided with a sleeve
  • At least a portion of the plastic forming the skirt of the first bearing is loaded with charges suitable for increasing the thermal conductivity of said portion of plastic;
  • the double wall of the skirt of the first bearing comprises an inner wall and an outer wall, the transverse wall of the second bearing resting on the free axial end of the skirt of the first bearing, the first cooling chamber being delimited by the inner and outer walls of the skirt of the first bearing and by the transverse wall of the second bearing;
  • the second bearing also comprises a skirt extending from a transverse wall between an end connected to the transverse wall and a free end, the skirt of the second bearing also comprising a double wall, said double wall comprising an inner wall and a outer wall, the first cooling chamber being delimited by the two inner walls joined along their respective free ends and by the two outer walls joined along their respective free ends;
  • the casing comprises a second cooling chamber, said
  • the invention also relates to an X-axis rotary electrical machine comprising a rotor movable in rotation about the X axis, a fixed stator surrounding the rotor comprising a body, and such a housing.
  • double wall is understood to mean a first wall
  • annular and a second annular wall connected by at least one of their respective axial ends.
  • Figure 1 is a longitudinal sectional view of a rotary electrical machine comprising a housing with a first cooling chamber according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a part of the longitudinal sectional view of the machine in the first embodiment
  • Figure 3 is a longitudinal sectional view of the rotary electrical machine comprising a housing with a first cooling chamber according to a second embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a perspective view of the rotary electrical machine illustrating a second cooling chamber of the casing
  • the exterior and interior refer to the X axis passing through the shaft 13 at its center.
  • the axial direction corresponds to the X axis while the radial orientations correspond to concurrent planes, and in particular perpendicular, to the X axis.
  • the radial directions, the exterior or interior denominations are assessed with respect to the same X axis, the interior denomination
  • the upper and lower denominations as well as above / below or even front / rear refer to the pulley.
  • an upper or top or front face being a face oriented in the direction of the pulley while a lower or bottom or rear face being a face oriented in the opposite direction of the pulley.
  • Figure 1 shows a rotary electrical machine 10 compact
  • This electric machine rotary 10 transforms mechanical energy into electrical energy, in alternator mode, and can operate in motor mode to transform electrical energy into mechanical energy.
  • This rotating electric machine 10 is, for example, an alternator, an alternator-starter, a reversible machine or an electric motor.
  • the rotary electrical machine 10 comprises a casing 1 1. Inside this casing 1 1, it further comprises a shaft 13 mounted in rotation with respect to the casing around the axis X, a rotor 12 integral in rotation with the shaft 13 and a stator 15 surrounding the rotor 12. The rotational movement of the rotor 12 therefore takes place around an axis X.
  • a fluted end of the shaft 13 ensures the mechanical connection of the electrical machine with an external element to transmit the
  • the rotor 12 has a body in the form of a bundle of sheets.
  • the stator 15 has a body in the form of a bundle of sheets provided with notches, equipped with insulation with notches for mounting a connected electrical winding.
  • the coil is electrically connected to an electronic control module 24.
  • the housing 1 1 comprises assembled a first bearing which will be in the following description the front bearing 16, and a second bearing, which will be in the following description the rear bearing 17. At least one of the two bearings is made of plastic.
  • the bearings 16, 17 are of hollow shape and are obtained for example by molding.
  • the bearing may in particular be in thermoplastic.
  • the bearing could be in thermo-hard.
  • a cooling circuit is provided to cool the machine.
  • the cooling circuit allowing the flow of a cooling fluid inside the machine 10.
  • the cooling fluid is a water-based fluid containing, where appropriate, antifreeze.
  • the cooling fluid could be oil-based.
  • the cooling circuit advantageously comprises a first cooling chamber 49, delimited by the front and rear bearings, which allows the fluid to circulate around the assembly of the stator 15 and of the rotor 12 to cool the machine.
  • the front bearing 16 comprises a transverse wall 45 provided at its center with the housing for receiving the rear bearing 18 and defining an opening for the passage of the shaft 13.
  • the front bearing 16 further comprises a skirt 47 projecting from an outer periphery of the transverse wall 45.
  • the skirt has an annular shape of axial orientation extending towards the rear bearing 17.
  • the rear bearing 17 also comprises a transverse wall 48 provided at its center with the housing for receiving the rear bearing 19. The front and rear bearings are secured to one another so as to form the casing containing the machine.
  • the rear bearing 17 has for example only a transverse wall 48 without extension in the form of a skirt.
  • the front bearing skirt 47 covers the stator 15 over its entire height and the rear bearing 17 is a skirtless cover, the front and rear bearings do not have an overlap surface around the X axis.
  • the skirt of the front bearing 47 comprises a double wall, that is to say that the skirt of the front bearing is formed of two annular walls radially concentric around the axis X, a radially inner wall 47a and a radially outer wall 47b, as illustrated in FIG. 2.
  • the radially inner wall 47a is positioned facing the coil and the radially outer wall 47b is positioned facing the outside.
  • Each wall 47a, 47b extends along the X axis in annular form between one end connected to the transverse wall of the bearing 45 and an opposite free end.
  • the two walls 47a, 47b of the double wall are therefore connected to one another at the level of the transverse wall of the bearing 45.
  • the free ends of the internal and external walls are the ends not connected to each other and not connected to the transverse wall.
  • the skirt of the front bearing 47 therefore has a U-shape, one of the branches of the U being closer to the machine and one of the branches of the U being further away from the machine.
  • Such a form of bearing is in particular easily obtained by molding.
  • the first cooling chamber 49 is then housed in the skirt 47 of the front bearing, between the two walls of the skirt of the front bearing 47a, 47b.
  • the transverse wall 48 of the rear bearing 17 bears at the level of a peripheral zone on the free end of the skirt of the front bearing 16, opposite the transverse wall of the front bearing 45.
  • the cooling fluid circulates between the two walls. 47a, 47b of the bearing skirt. More precisely, the cooling chamber 49 is delimited by the inner and outer walls, and by the portion of the peripheral zone of the transverse wall of the rear bearing 48.
  • each free end of each wall of the front bearing 47a, 47b advantageously has a groove 470a, 470b
  • the first cooling chamber 49 comprises two O-rings 51, arranged respectively in each of the two grooves present at the level of the free ends of the inner walls 47a and outer 47b.
  • the first cooling chamber 49 thus formed extends so as to surround the stator 15, over approximately 360 degrees, therefore having an annular shape.
  • the fixing of the bearings 16, 17 between them to form the first chamber 49 can be achieved by means of fixing members, such as screws, passing through perforated ears projecting radially from the skirt of the bearing and intended to cooperate with corresponding threaded holes formed in lugs projecting radially from the cover.
  • the rear bearing comprises a double wall and carries the first cooling chamber and that the front bearing is in the form of a cover (not shown).
  • the rear bearing 17 comprises a skirt 50 projecting from an outer periphery of the wall transverse 48.
  • the skirt of the first bearing 47 has a height along the X axis greater than or equal to the height of the body of the stator along the X axis, and the skirt of the second bearing 50 has a height along the X axis that is much lower. at the height along the X axis of the skirt of the first bearing 47, typically at the fifth of the height of the skirt of the first bearing 47.
  • the front 16 and rear 17 bearings respectively comprise a transverse wall 45, 48 and a skirt 47, 50 projecting from an outer periphery of the transverse wall 45, 48.
  • Each skirt 47, 50 has an annular shape
  • the skirts 47, 50 are directed axially towards one another and are secured to one another so as to form the casing containing the machine.
  • the skirts of the front 47 and rear 50 bearings each comprise a double wall, as described in the first embodiment.
  • the rear bearing skirt 50 therefore also includes two radially concentric walls around the X axis, inner and outer 50a, 50b.
  • the inner and outer walls of the double wall 50a, 50b are interconnected at the level of the transverse wall 48.
  • the free ends of the inner 50a and outer 50b walls are the ends not connected to each other and not connected to the transverse wall 48.
  • the skirts of the front and rear bearings 47 and 50 are assembled at their free ends, without overlap between the skirts.
  • the two inner walls 47a, 50a are assembled along their respective free ends, just as the two outer walls 47b, 50b are assembled along their respective free ends.
  • the cooling fluid circulates in the closed annular volume thus delimited by said four walls forming the first cooling chamber, surrounding the stator over 360 °.
  • Gaskets are in particular provided at the junction between the double walls 47a, 50a as well as between the walls 47b, 50b so as to ensure the sealing of the chamber.
  • each free end of each wall of the front bearing 47a, 47b and each free end of each wall of the rear bearing 50a, 50b advantageously has a groove 470a, 470b, 500a, 500b, respectively, adapted to house an O-ring therein so as to seal the junction between the walls 47a, 50a and between the walls 47b, 50b.
  • the cooling circuit comprises a second chamber 52 allowing the fluid to circulate at the level of the electronic control module 24.
  • the electric control module 24 advantageously comprises a
  • heat sink 240 ensuring its cooling on which are fixed in particular power modules making it possible to control the rotating electrical machine 10 in motor mode or in alternator mode.
  • the electric control module 24 is mounted pressed, via the heat sink 240, against the rear face of the transverse wall 45 of the rear bearing 17.
  • the second chamber makes it possible to circulate the fluid at the level of the electronic control module 24 and of the dissipator 240 in order to evacuate the calories generated by the electrical control module 24.
  • the chamber 52 is hollowed out in the transverse wall 48 of the rear bearing.
  • the second chamber 52 is therefore delimited by the transverse wall of the rear bearing 17, and an axial end face of the heat sink (not visible in FIG. 4), in this case the front face.
  • the chamber is also delimited by a seal 520 mounted tight between the rear bearing 17 and the heat sink. This seal thus forms a side wall of the chamber.
  • the closed contour defining that of the chamber may be of the toric type.
  • the seal defines an elongated, closed, C-shaped volume whose ends are very close, so that the chamber extends circumferentially more than 300 degrees and almost 360 degrees to ensure cooling of the entire surface of the heat sink 240.
  • the seal can be maintained in the groove during the assembly operations to facilitate the production of the electric machine.
  • the heat sink 240 can be hollowed out in the surface delimited by the seal to increase the volume of the chamber.
  • the volume hollowed out in the element is delimited by the receiving groove of the seal.
  • the use of the gasket makes it possible to have to dig only one part, which facilitates the realization of the chamber.
  • only the rear bearing 17 is hollowed out.
  • the second cooling chamber 52 is arranged to allow the cooling of capacitors and / or power modules of the electric control module. To this end, the second cooling chamber 52 passes below these elements. In other words, there is an at least partial superposition in axial projection along the X axis between the projected surface of these components and the projected surface of the second cooling chamber 52.
  • the dissipator 240 may advantageously comprise fins at the
  • Such fins allow in particular improved cooling of the electronic control module 24, in
  • the fins are advantageously bathed in the cooling fluid so as to optimize the cooling.
  • the second chamber 52 is integrated into the heat sink 240, that is to say that the second chamber 52 can be produced during the molding or machining of said
  • heat sink 240 to define a hollow volume inside thereof.
  • the second chamber 52 is thus delimited by internal faces of the dissipator 240.
  • the two chambers 49, 52 are interconnected by an intermediate channel (not shown) allowing the circulation of the cooling fluid between the two chambers.
  • This intermediate channel is materialized by a fluid conduit connecting an opening in the wall of the second chamber and an opening in the wall of the first chamber.
  • the fluid advantageously circulates first in the second chamber 52 to cool the electronics then around the stator.
  • the second chamber 52 comprises an inlet connected to the inlet of the cooling circuit and an outlet connected to the intermediate channel.
  • the first chamber 49 comprises an inlet connected to the intermediate channel then an outlet connected to the outlet of the cooling circuit.
  • the fluid which enters the second chamber 52 via the inlet of the second chamber circulates in said chamber before being transferred to the first chamber 49 and then discharged via the outlet of the first chamber.
  • a sleeve 472 for example made of stainless steel for example molded, forms an inlet connected to the intermediate channel.
  • the sleeve will be fitted or glued.
  • a flexible tube may in particular be held by a plastic or metal collar at the level of the sleeve to allow the entry or exit of fluid.
  • a self-regulating valve may in particular be provided at the level of the coolant inlet sleeve from the second chamber to the first chamber, to adapt the pressure of the coolant arriving in the first chamber as a function of the temperature of the fluid. having already cooled the electronics.
  • the inner wall of the skirt 47a, 50a near the stator will advantageously be loaded, at least locally, by loads increasing the thermal conductivity of the plastic.
  • a portion of the inner wall of the skirt 47a separating the liquid contained in the chamber 49 and the stator 15 will for example be charged.
  • an insert for example metallic, is molded in said inner wall of the skirt of the bearing 47a, 50a to improve heat exchanges. More specifically, the insert forms a portion of the wall facing the stator package, said insert being molded at its contour in the plastic bearing.
  • the inner wall of the skirt 47a, 50a therefore comprises a metal portion and a plastic portion.
  • a radial reinforcing element 473 for example metallic, is advantageously molded in the skirt of the front bearing 47, so as to avoid the problems of thermal expansion of the front bearing, for example.
  • the radial reinforcement element prevents deformation of the bearing skirt under radial stresses.

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Abstract

La présente invention propose un carter pour machine électrique tournante comprenant un premier palier et un deuxième palier, au moins le premier palier étant en plastique, ledit premier palier comprenant une paroi transversale et une jupe s'étendant depuis la paroi transversale entre une extrémité liée à la paroi transversale et une extrémité libre, le carter comprenant également une première chambre de refroidissement, la dite première chambre de refroidissement étant logée au moins en partie dans la jupe du premier palier.

Description

Description
Titre de l'invention : Carter pour machine électrique
tournante comprenant un palier plastique
[0001 ] L’invention concerne notamment une machine électrique tournante
comportant un carter comprenant au moins un palier en plastique.
[0002] L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le
domaine des machines électriques tournantes telles que les alternateurs, les alterno-démarreurs ou encore les machines réversibles ou les moteurs
électriques. On rappelle qu’une machine réversible est une machine électrique tournante apte à travailler de manière réversible, d’une part, comme générateur électrique en fonction alternateur et, d’autre part, comme moteur électrique par exemple pour démarrer le moteur thermique du véhicule automobile.
[0003] Une machine électrique tournante comprend un rotor mobile en rotation
autour d’un axe et un stator fixe entourant le rotor. En mode alternateur, lorsque le rotor est en rotation, il induit un champ magnétique au stator qui le transforme en courant électrique afin d’alimenter les consommateurs électriques du véhicule et de recharger la batterie. En mode moteur, le stator est alimenté électriquement et induit un champ magnétique entraînant le rotor en rotation. La machine électrique tournante comporte également un ensemble électronique comprenant plusieurs modules de puissance permettant de redresser le courant fourni par le stator. Ce module électronique est monté sur le carter de la machine et notamment sur un des paliers formant le carter. En outre, le carter permet de maintenir et de protéger l’ensemble formé par le stator et le rotor.
[0004] Lors du fonctionnement de la machine électrique tournante, quel que soit son mode de fonctionnement, certaines parties chauffent et peuvent être
endommagées si elles ne sont pas refroidies. Il s’agit notamment du stator, ainsi que de l’ensemble électronique.
[0005] Un circuit de refroidissement dans lequel circule avantageusement un fluide de refroidissement devra notamment être prévu au niveau des paliers du carter pour refroidir la machine. Un tel circuit de refroidissement comprend
avantageusement au moins une chambre de refroidissement, par exemple formée par deux parois s’étendant axialement autour de l’axe de la machine et appartenant chacune à un palier différent, et entre lesquelles est disposé au moins un joint assurant l’étanchéité de la chambre comme décrit dans le document FR3057414.
[0006] De telles machines électriques sont lourdes, notamment du fait du carter métallique, donc la masse globale du véhicule va augmenter. Cette augmentation de masse va donc engendrer une augmentation de la consommation de carburant d’où une augmentation de la pollution.
[0007] Suivant l’invention, le carter pour machine électrique tournante comprend un premier palier et un deuxième palier, au moins le premier palier étant en plastique, ledit premier palier comprenant une paroi transversale et une jupe s’étendant depuis la paroi transversale entre une extrémité liée à la paroi transversale et une extrémité libre, le carter comprenant également une première chambre de refroidissement, la dite première chambre de refroidissement étant logée au moins en partie dans la jupe du premier palier.
[0008] Grâce à l’invention, le palier obtenu est plus léger et moins coûteux, la
fabrication en étant simplifiée. Par ailleurs la chambre de refroidissement étant en plastique, c’est-à-dire non poreuse, on limite les problèmes de fuite. On évite également les problèmes de corrosion, et de souillage du fluide de
refroidissement.
[0009] Selon d’autres caractéristiques prises isolément ou en combinaison :
[0010] la jupe du premier palier comprend une double paroi, la première chambre de refroidissement étant logée dans la double paroi de la jupe ;
[0011 ] le carter comprend au moins un joint disposé entre les paliers pour fermer de façon étanche la première chambre de refroidissement ;
[0012] le premier palier comprend au moins un élément de renfort radial, surmoulé dans la jupe du palier;
[0013] la jupe du premier palier comprend une ouverture munie d’un manchon
adapté pour permettre le transfert de fluide entre la première chambre de refroidissement et l’extérieur à la première chambre; [0014] au moins une portion du plastique formant la jupe du premier palier est chargée en charges adaptées pour augmenter la conductivité thermique de ladite portion de plastique ;
[0015] la double paroi de la jupe du premier palier comprend une paroi intérieure et une paroi extérieure, la paroi transversale du deuxième palier étant en appui sur l’extrémité axiale libre de la jupe du premier palier, la première chambre de refroidissement étant délimitée par les parois intérieure et extérieure de la jupe du premier palier et par la paroi transversale du deuxième palier ;
[0016] le deuxième palier comprend également une jupe s’étendant depuis une paroi transversale entre une extrémité liée à la paroi transversale et une extrémité libre, la jupe du deuxième palier comprenant également une double paroi, ladite double paroi comprenant une paroi intérieure et une paroi extérieure, la première chambre de refroidissement étant délimitée par les deux parois intérieures jointes le long de leurs extrémités libres respectives et par les deux parois extérieures jointes le long de leurs extrémités libres respectives ;
[0017] le carter comprend une deuxième chambre de refroidissement, ladite
deuxième chambre étant creusée dans la paroi transversale du deuxième palier.
[0018] L’invention concerne également une machine électrique tournante d’axe X comprenant un rotor mobile en rotation autour de l’axe X, un stator fixe entourant le rotor comportant un corps, et un tel carter.
[0019] On comprend par le terme double paroi qu’il s’agit d’une première paroi
annulaire et d’une deuxième paroi annulaire reliées par au moins une de leurs extrémités axiales respectives.
[0020] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à
l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.
[0021 ] La [Figure 1 ] est une vue en coupe longitudinale d’une machine électrique tournante comprenant un carter avec une première chambre de refroidissement selon un premier mode de réalisation de la présente invention ;
[0022] La [Figure 2] est une partie de la vue en coupe longitudinale de la machine dans le premier mode de réalisation ; [0023] La [Figure 3] est une vue en coupe longitudinale de la machine électrique tournante comprenant un carter avec une première chambre de refroidissement selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ;
[0024] La [Figure 4] est une vue en perspective de la machine électrique tournante illustrant une deuxième chambre de refroidissement du carter;
[0025] Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes
références d’une figure à l’autre. On notera également que les différentes figures ne sont pas nécessairement à la même échelle.
[0026] Les modes de réalisation qui sont décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs ; on pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur. En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique. Dans un tel cas, mention serait faite dans la présente description.
[0027] Dans la suite de la description, les dénominations axiales, radiales,
extérieures et intérieures se réfèrent à l’axe X traversant en son centre l’arbre 13. La direction axiale correspond à l'axe X alors que les orientations radiales correspondent à des plans concourants, et notamment perpendiculaires, à l'axe X. Pour les directions radiales, les dénominations extérieure ou intérieure s'apprécient par rapport au même axe X, la dénomination intérieure
correspondant à un élément orienté vers l’axe, ou plus proche de l’axe par rapport à un second élément, la dénomination extérieure désignant un
éloignement de l’axe. Par ailleurs, les dénominations supérieures et inférieures ainsi que dessus/dessous ou encore avant/arrière se réfèrent à la poulie. Ainsi une face supérieure ou de dessus ou avant étant une face orientée en direction de la poulie alors qu’une face inférieure ou de dessous ou arrière étant une face orientée en direction opposée de la poulie.
[0028] La figure 1 représente une machine électrique tournante 10 compacte et
polyphasée, notamment pour véhicule automobile. Cette machine électrique tournante 10 transforme de l’énergie mécanique en énergie électrique, en mode alternateur, et peut fonctionner en mode moteur pour transformer de l’énergie électrique en énergie mécanique. Cette machine électrique tournante 10 est, par exemple, un alternateur, un alterno-démarreur, une machine réversible ou un moteur électrique.
[0029] La machine électrique tournante 10 comporte un carter 1 1. A l'intérieur de ce carter 1 1 , elle comporte, en outre, un arbre 13 monté en rotation par rapport au carter autour de l’axe X, un rotor 12 solidaire en rotation de l’arbre 13 et un stator 15 entourant le rotor 12. Le mouvement de rotation du rotor 12 se fait donc autour d’un axe X.
[0030] Une extrémité cannelée de l’arbre 13 permet d'assurer la liaison mécanique de la machine électrique avec un élément extérieur pour transmettre le
mouvement de rotation à l’arbre 13 ou à l’arbre 13 de transmettre son
mouvement de rotation.
[0031 ] Le rotor 12 comporte un corps sous la forme d’un paquet de tôles. Des
aimants permanents sont implantés dans des cavités du corps. Le stator 15 comporte un corps en forme d'un paquet de tôles doté d'encoches, équipées d’isolant d’encoches pour le montage d’un bobinage électrique connecté. Le bobinage est relié électriquement à un module électronique de commande 24.
[0032] Le carter 1 1 comporte assemblés un premier palier qui sera dans la suite de la description le palier avant 16, et un deuxième palier, qui sera dans la suite de la description le palier arrière 17. L’un au moins des deux paliers est en matière plastique.
[0033] Les paliers 16, 17 sont de forme creuse et sont obtenus par exemple par moulage. Le palier pourra notamment être en thermo-plastique. En variante le palier pourra être en thermo-dur.
[0034] Un circuit de refroidissement est prévu pour refroidir la machine. Le circuit de refroidissement, permettant l'écoulement d'un fluide de refroidissement à l'intérieur de la machine 10. En l'occurrence, le fluide de refroidissement est un fluide à base d’eau contenant le cas échéant de l'antigel. En variante, le fluide de refroidissement pourra être à base d'huile. [0035] Le circuit de refroidissement comprend avantageusement une première chambre de refroidissement 49, délimitée par les paliers avant et arrière, qui permet de faire circuler le fluide autour de l’ensemble du stator 15 et du rotor 12 pour refroidir la machine.
[0036] Dans un premier mode de réalisation illustré à la figure 1 , le palier avant 16 comporte une paroi transversale 45 munie en son centre du logement de réception du roulement arrière 18 et délimitant une ouverture pour le passage de l'arbre 13. Le palier avant 16 comporte, en outre, une jupe 47 s’étendant en saillie à partir d’une périphérie externe de la paroi transversale 45. La jupe présente une forme annulaire d'orientation axiale en s’étendant vers le palier arrière 17. Le palier arrière 17 comporte également une paroi transversale 48 munie en son centre du logement de réception du roulement arrière 19. Les paliers avant et arrière sont solidarisés l’une à l’autre de sorte à former le carter contenant la machine.
[0037] Le palier arrière 17 présente par exemple uniquement une paroi transversale 48 sans extension sous forme d’une jupe. La jupe du palier avant 47 couvre le stator 15 sur toute sa hauteur et le palier arrière 17 est un couvercle sans jupe, les paliers avant et arrière ne présentent pas de surface de recouvrement autour de l’axe X.
[0038] La jupe du palier avant 47 comprend une double paroi, c’est à dire que la jupe du palier avant est formée de deux parois annulaires radialement concentriques autour de l’axe X, une paroi radialement intérieure 47a et une paroi radialement extérieure 47b, comme illustré à la figure 2. La paroi radialement intérieure 47a est positionnée en regard du bobinage et la paroi radialement extérieure 47b est positionnée en regard de l’extérieur. Chaque paroi 47a, 47b s’étend le long de l’axe X sous forme annulaire entre une extrémité reliée à la paroi transversale du palier 45 et une extrémité opposée libre. Les deux parois 47a, 47b de la double paroi sont donc reliées entre elles au niveau de la paroi transversale du palier 45. Les extrémités libres des parois intérieure et extérieure sont les extrémités non reliées entre elles et non reliées à la paroi transversale.
[0039] Dans une vue en coupe axiale, la jupe du palier avant 47 a donc une forme en U, une des branches du U étant plus proche de la machine et une des branches du U étant plus éloignée de la machine. Une telle forme de palier est notamment aisément obtenue par moulage.
[0040] La première chambre de refroidissement 49 est alors logée dans la jupe 47 du palier avant, entre les deux parois de la jupe du palier avant 47a, 47b. La paroi transversale 48 du palier arrière 17 est en appui au niveau d’une zone périphérique sur l’extrémité libre de la jupe du palier avant 16, opposée à la paroi transversale du palier avant 45. Le fluide de refroidissement circule entre les deux parois 47a, 47b de la jupe du palier. Plus précisément, la chambre de refroidissement 49 est délimitée par les parois intérieure et extérieure, et par la portion de zone périphérique de la paroi transversale du palier arrière 48.
[0041 ] Comme illustré à la figure 2, chaque extrémité libre de chaque paroi du palier avant 47a, 47b présente avantageusement une gorge 470a, 470b
respectivement, adaptée pour y loger un joint torique 51. Dans la zone
périphérique de la paroi transversale du palier arrière 48, ladite paroi transversale 48 vient en particulier en appui sur les joints toriques disposés dans les gorges précédemment mentionnées étanchéifiant la chambre de refroidissement. Plus précisément, la première chambre de refroidissement 49 comprend deux joints toriques 51 , disposés respectivement dans chacune des deux gorges présentent au niveau des extrémités libres des parois intérieure 47a et extérieure 47b. La première chambre de refroidissement 49 ainsi formée s’étend de manière à entourer le stator 15, sur environ 360 degrés, présentant donc une forme annulaire.
[0042] La fixation des paliers 16, 17 entre eux pour former la première chambre 49 pourra être réalisée au moyen d'organes de fixation, tels que des vis, traversant des oreilles trouées dépassant radialement de la jupe du palier et destinées à coopérer avec des trous taraudés correspondants ménagés dans des oreilles dépassant radialement du couvercle.
[0043] De manière analogue on pourra notamment envisager que le palier arrière comprend une double paroi et porte la première chambre de refroidissement et que le palier avant se présente sous la forme d’un couvercle (non illustré).
[0044] En variante de ce premier mode de réalisation, le palier arrière 17 comporte une jupe 50 s’étendant en saillie à partir d’une périphérie externe de la paroi transversale 48. La jupe du premier palier 47 a une hauteur selon l’axe X supérieure ou égale à la hauteur du corps du stator selon l’axe X, et la jupe du deuxième palier 50 a une hauteur selon l’axe X très inférieure à la hauteur selon l’axe X de la jupe du premier palier 47, typiquement au cinquième de la hauteur de la jupe du premier palier 47.
[0045] Dans un deuxième mode de réalisation illustré à la figure 3, les paliers avant 16 et arrière 17 comportent respectivement une paroi transversale 45, 48 et une jupe 47, 50 s’étendant en saillie à partir d’une périphérie externe de la paroi transversale 45, 48. Chaque jupe 47, 50 présente une forme annulaire
d'orientation axiale. Les jupes 47, 50 sont dirigées axialement l'une vers l'autre et sont solidarisées l’une à l’autre de sorte à former le carter contenant la machine.
[0046] Les jupes des paliers avant 47 et arrière 50 comprennent chacune une double paroi, telle que décrite dans le premier mode de réalisation. La jupe du palier arrière 50 comprend donc également deux parois radialement concentriques autour de l’axe X, intérieure et extérieure 50a, 50b. Les parois intérieure et extérieure de la double paroi 50a, 50b sont reliées entre elles au niveau de la paroi transversale 48. Les extrémités libres des parois intérieure 50a et extérieure 50b sont les extrémités non reliées entre elles et non reliées à la paroi transversale 48.
[0047] Les jupes des paliers avant et arrière 47 et 50 sont assemblées au niveau de leurs extrémités libres, sans recouvrement entre les jupes. En particulier, avantageusement, les deux parois intérieures 47a, 50a sont assemblées le long de leurs extrémités libres respectives de même que les deux parois extérieures 47b, 50b sont assemblées le long de leurs extrémités libres respectives. Le fluide de refroidissement circule dans le volume annulaire fermé ainsi délimité par lesdites quatre parois formant la première chambre de refroidissement, entourant le stator sur 360°. Des joint sont notamment prévus au niveau de la jonction entre les doubles parois 47a, 50a de même qu’entre les parois 47b, 50b de sorte à assurer l’étanchéité de la chambre.
[0048] Comme illustré à la figure 3, chaque extrémité libre de chaque paroi du palier avant 47a, 47b et chaque extrémité libre de chaque paroi du palier arrière 50a, 50b présente avantageusement une gorge 470a, 470b, 500a, 500b, respectivement, adaptée pour y loger un joint torique de sorte à étanchéifier la jonction entre les paroi 47a, 50a et entre les parois 47b, 50b.
[0049] En variante le circuit de refroidissement comprend une deuxième chambre 52 permettant de faire circuler le fluide au niveau du module électronique de commande 24.
[0050] Le module électrique de commande 24 comporte avantageusement un
dissipateur thermique 240 assurant son refroidissement sur lequel sont fixés notamment des modules de puissance permettant d'assurer une commande de la machine électrique tournante 10 en mode moteur ou en mode alternateur. Le module électrique de commande 24 est monté plaqué, via le dissipateur thermique 240, contre la face arrière de la paroi transversale 45 du palier arrière 17.
[0051 ] La deuxième chambre permet de faire circuler le fluide au niveau du module électronique de commande 24 et du dissipateur 240 afin d’évacuer les calories générées par le module électrique de commande 24.
[0052] Dans un premier mode de réalisation, illustrée à la figure 4, la deuxième
chambre 52 est creusée dans la paroi transversale 48 du palier arrière. La deuxième chambre 52 est donc délimitée par la paroi transversale du palier arrière 17, et une face d'extrémité axiale du dissipateur thermique (non visible à la figure 4), en l'occurrence la face avant. La chambre est également délimitée par un joint 520 monté serré entre le palier arrière 17 et le dissipateur thermique. Ce joint forme ainsi une paroi latérale de la chambre.
[0053] A cet effet, comme cela est illustré par la figure 4, le joint qui présente un
contour fermé définissant celui de la chambre pourra être de type torique. Le joint délimite un volume fermé en forme de C allongé et dont les extrémités sont très proches, de telle façon que la chambre s'étend circonférentiellement sur plus de 300 degrés et quasiment sur 360 degrés pour assurer le refroidissement de toute la surface du dissipateur thermique 240.
[0054] Comme on peut le voir sur la figure 4, une gorge recevant le joint est
ménagée dans la paroi transversale 48. Le joint pourra être maintenu dans la gorge lors des opérations de montage pour faciliter la réalisation de la machine électrique. [0055] Dans ce premier mode de réalisation, le dissipateur thermique 240 pourra être creusé dans la surface délimitée par le joint pour augmenter le volume de chambre. Autrement dit, le volume creusé dans l'élément est délimité par la gorge de réception du joint. L'utilisation du joint permet de n'avoir à creuser qu'une seule pièce, ce qui facilite la réalisation de la chambre. En variante, seul le palier arrière 17 est creusé.
[0056] De préférence, la deuxième chambre de refroidissement 52 est agencée pour permettre le refroidissement de condensateurs et/ou des modules de puissance du module électrique de commande. A cette fin, la deuxième chambre de refroidissement 52 passe en dessous de ces éléments. Autrement dit, il existe une superposition au moins partielle en projection axiale suivant l'axe X entre la surface projetée de ces composants et la surface projetée de la deuxième chambre de refroidissement 52.
[0057] Le dissipateur 240 pourra avantageusement comprendre des ailettes au
niveau de la face d’extrémité axiale avant du dissipateur en regard du palier arrière. De telles ailettes (non visibles en figure 4) permettent notamment un refroidissement amélioré du module électronique de commande 24, en
augmentant la surface d’échange. En particulier dans le cas où la deuxième chambre de refroidissement 52 est creusée dans la paroi transversale du palier 48, les ailettes baignent avantageusement dans le fluide de refroidissement de sorte à optimiser le refroidissement.
[0058] Dans un deuxième mode de réalisation non illustré, la deuxième chambre 52 est intégrée dans le dissipateur thermique 240, c’est-à-dire que la deuxième chambre 52 pourra être réalisée lors du moulage ou de l'usinage dudit
dissipateur 240 pour définir un volume creux à l'intérieur de celui-ci. La deuxième chambre 52 est ainsi délimitée par des faces internes du dissipateur 240.
[0059] Les deux chambres 49, 52 sont reliées entre elles par un canal intermédiaire (non illustré) permettant la circulation du fluide de refroidissement entre les deux chambres. Ce canal intermédiaire est matérialisé par un conduit de fluide reliant une ouverture dans la paroi de la deuxième chambre et une ouverture dans la paroi de la première chambre. [0060] Le fluide circule avantageusement d’abord dans la deuxième chambre 52 pour refroidir l’électronique puis autour du stator. Ainsi la deuxième chambre 52 comprend une entrée reliée à l’entrée du circuit de refroidissement et une sortie reliée au canal intermédiaire. La première chambre 49 comprend une entrée reliée au canal intermédiaire puis une sortie reliée à la sortie du circuit de refroidissement. Le fluide qui entre dans la deuxième chambre 52 via l’entrée de la deuxième chambre circule dans ladite chambre avant d’être transféré dans la première chambre 49 puis évacué via la sortie de la première chambre.
[0061 ] Plus précisément, comme illustré à la figure 2, une ouverture dans la paroi extérieure 47b de la jupe du premier palier 47 à laquelle est reliée un manchon 472 par exemple en inox par exemple moulé, forme une entrée reliée au canal intermédiaire. En variante le manchon sera emmanché ou collé. Un tube souple pourra notamment être maintenu par un collier en plastique ou en métal au niveau du manchon pour permettre l’entrée ou la sortie de fluide.
[0062] Une valve autorégulée pourra notamment être prévue au niveau du manchon d’entrée du liquide de refroidissement de la deuxième chambre vers la première chambre, pour adapter la pression de fluide de refroidissement arrivant dans la première chambre en fonction de la température du fluide ayant déjà refroidi l’électronique. Pour optimiser les échanges thermiques entre le stator et le fluide de refroidissement, la paroi intérieure de la jupe 47a, 50a à proximité du stator sera avantageusement chargée, au moins localement, par des charges augmentant la conductivité thermique du plastique. Une portion de la paroi intérieure de la jupe 47a séparant le liquide contenu dans la chambre 49 et le stator 15 sera par exemple chargée. En variante, un insert par exemple métallique est moulé dans ladite paroi intérieure de la jupe du palier 47a, 50a pour améliorer les échanges thermiques. Plus précisément, l’insert forme une portion de la paroi en regard du paquet stator, ledit insert étant moulé au niveau de son contour dans le palier plastique. La paroi intérieure de la jupe 47a, 50a comprend donc une portion métallique et une portion plastique.
[0063] Par ailleurs un élément de renfort radial 473, par exemple métallique, est avantageusement surmoulé dans la jupe du palier avant 47, de sorte à éviter les problèmes de dilatation thermique du palier avant par exemple. L’élément de renfort radial évite la déformation de la jupe du palier sous contraintes radiales.

Claims

Revendications
1. [Carter pour machine électrique tournante comprenant un premier palier (16) et un deuxième palier (17), au moins le premier palier (16) étant en plastique, ledit premier palier (16) comprenant une paroi transversale (45) et une jupe (47) s’étendant depuis la paroi transversale entre une extrémité liée à la paroi transversale et une extrémité libre,
le carter comprenant également une première chambre de
refroidissement (49),
la dite première chambre de refroidissement (49) étant logée au moins en partie dans la jupe du premier palier (47).
2. Carter selon la revendication 1 dans lequel la jupe du premier palier (47) comprend une double paroi, la première chambre de refroidissement (49) étant logée dans la double paroi de la jupe.
3. Carter selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant au moins un joint disposé entre les paliers (16, 17) pour fermer de façon étanche la première chambre de refroidissement (49).
4. Carter selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le premier palier (16) comprend au moins un élément de renfort radial (473), surmoulé dans la jupe du palier (47).
5. Carter selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la jupe du premier palier (47) comprend une ouverture munie d’un manchon (472) adapté pour permettre le transfert de fluide entre la première chambre de refroidissement (49) et l’extérieur à la première chambre (49).
6. Carter selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins une portion du plastique formant la jupe du premier palier (47) est chargée en charges adaptées pour augmenter la conductivité thermique de ladite portion de plastique.
7. Carter selon la revendication 2 seule ou en combinaison avec l’une
quelconque des revendications 3 à 6 dans lequel :
la double paroi de la jupe du premier palier (47) comprend une paroi intérieure (47a) et une paroi extérieure (47b),
la paroi transversale du deuxième palier (48) est en appui sur l’extrémité axiale libre de la jupe du premier palier (47), la première chambre de refroidissement (49) étant délimitée par les parois intérieure (47a) et extérieure (47b) de la jupe du premier palier et par la paroi transversale (48) du deuxième palier.
8. Carter selon la revendication 2 seule ou en combinaison avec l’une
quelconque des revendications 3 à 6 dans lequel le deuxième palier (17) comprend également une jupe (50) s’étendant depuis une paroi transversale (48) entre une extrémité liée à la paroi transversale et une extrémité libre, la jupe du deuxième palier (50) comprenant également une double paroi,
ladite double paroi comprenant une paroi intérieure (50a) et une paroi extérieure (50b),
la double paroi de la jupe du premier palier (47) comprenant une paroi intérieure (47a) et une paroi extérieure (47b),
la première chambre de refroidissement (49) étant délimitée par les deux parois intérieures (47a, 50a) jointes le long de leurs extrémités libres respectives et par les deux parois extérieures (47b, 50b) jointes le long de leurs extrémités libres respectives.
9. Carter selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant une deuxième chambre de refroidissement (52), ladite deuxième chambre étant creusée dans une paroi transversale (48) du deuxième palier (17).
10. Machine électrique tournante d’axe X comprenant :
- un rotor (12) mobile en rotation autour de l’axe X,
- un stator fixe (15) entourant le rotor comportant un corps,
- et un carter selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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