EP4324075A1 - Moteur électrique agencé pour permettre une meilleure évacuation de la chaleur générée lors de son fonctionnement - Google Patents

Moteur électrique agencé pour permettre une meilleure évacuation de la chaleur générée lors de son fonctionnement

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Publication number
EP4324075A1
EP4324075A1 EP22720475.7A EP22720475A EP4324075A1 EP 4324075 A1 EP4324075 A1 EP 4324075A1 EP 22720475 A EP22720475 A EP 22720475A EP 4324075 A1 EP4324075 A1 EP 4324075A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stator
inner ring
face
conductor segments
assembly
Prior art date
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Pending
Application number
EP22720475.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Cédric LEDIEU
Maxime BALLIGAND
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.)
Novares France SAS
Original Assignee
Novares France SAS
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to an electric motor arranged to allow better evacuation of the heat generated during its operation.
  • current electric motors have a rotor attached to a shaft and a stator which surrounds the rotor.
  • the stator is mounted in a casing which has bearings for the rotational mounting of the shaft.
  • the rotor comprises a body formed by a stack of laminations or pole wheels (claw pole) held in the form of a package by means of a suitable fastening system.
  • the rotor body has internal cavities housing permanent magnets.
  • the stator comprises a body consisting of a stack of laminations forming a crown, the inner face of which is provided with teeth delimiting two by two a plurality of slots open towards the inside of the stator body and intended to receive phase windings.
  • phase windings pass through the notches of the stator body and form buns protruding from either side of the stator body.
  • the phase windings can for example consist of a plurality of U-shaped conductor segments, the free ends of two adjacent segments being connected together by welding.
  • each flange has the overall shape of a disc extending in a radial plane perpendicular to the axis of the shaft.
  • Each flange has a central hole for coaxial mounting on the shaft and several through holes intended to receive fixing screws passing axially through the entire stack of sheets, said screws being secured to the flanges by means of nuts.
  • the front and rear flanges are generally formed of a non-magnetic, heat-conducting material, for example a metal.
  • the crankcase generally has front and rear bearings assembled together.
  • the bearings define an internal cavity in which the rotor and stator are housed.
  • Each of the bearings centrally carries a ball bearing for the rotational mounting of the rotor shaft.
  • the invention therefore aims to provide an electric motor arranged to allow better evacuation of the heat generated during its operation and does not have the disadvantages of the existing solutions described above.
  • the invention relates to an electric motor comprising a rotor mounted on a shaft, a stator arranged around the rotor, a front bearing and a rear bearing connected to each other, said front and rear bearings forming an internal cavity in which are housed the rotor and the stator, the electric motor being cooled by a cooling fluid circulating in the internal cavity by being in contact with buns protruding axially from two end faces of the stator, respectively a front end face and a front end face rear end, said cooling fluid entering the internal cavity via at least one fluid inlet channel and exiting the internal cavity via at least one fluid outlet channel, characterized in that the engine further comprises two covers, respectively a front cover and a rear cover, of annular shape, the front cover, respectively rear, covering the chigno ns protruding from the front, respectively rear, end face of the stator and being configured to form a front, respectively rear, circulation tunnel for the cooling fluid, said front and rear circulation tunnels being in fluid communication with said at least a
  • the electric motor can be cooled by a cooling fluid circulating inside the internal cavity defined by the front and rear bearings so as to be in contact with the stator, and in particular with the buns of the phase windings of the stator.
  • a cooling fluid circulating inside the internal cavity defined by the front and rear bearings so as to be in contact with the stator, and in particular with the buns of the phase windings of the stator.
  • a better evacuation of the heat generated by the motor during its operation can thus be obtained.
  • the cooling fluid circulates along circulation tunnels formed around the stator, an undesirable circulation of the cooling fluid inside the rotor is avoided.
  • the invention also makes it possible to locally cool the stack of laminations of the stator since the cooling fluid passes through the stack of laminations over its entire length.
  • the motor of the invention comprises one or more of the following optional characteristics considered alone or in combination:
  • the assembly legs are in the shape of an inverted L whose length which is perpendicular to an axis defined by the rotor shaft is centered on said axis.
  • each of the assembly tabs has a shape complementary to that of an intermediate space between two circumferentially adjacent buns.
  • each of the front and rear covers is formed of an inner ring of cylindrical shape, arranged radially outside the buns, and an outer ring fixed to the inner ring, said outer ring having an annular rim arranged axially opposite to the buns and a cylindrical skirt arranged radially inside the buns.
  • the inner ring is provided with a fluid inlet opening, which is in fluid communication with said at least one fluid inlet channel.
  • the inner ring is provided with a fluid outlet opening, onto which said at least one fluid outlet channel opens.
  • the inner ring is formed by assembling two or more parts connected together, the assembly of these parts being carried out when the inner ring is clipped onto the outer ring.
  • the outer ring is formed by assembling two or more parts connected together, the assembly of these parts being carried out when the inner ring is clipped onto the outer ring.
  • the outer diameter of the inner ring is slightly smaller than the outer diameter of the stator.
  • the internal diameter of the outer ring is slightly greater than the internal diameter of the stator.
  • said at least one fluid outlet channel comprises at least one outlet orifice formed radially through a cylindrical wall of one of the front or rear bearings adjoining an outer peripheral wall of the stator.
  • said at least one fluid inlet channel comprises at least one inlet orifice formed radially through a cylindrical wall of one of the front or rear bearings adjoining an outer peripheral wall of the stator, said at least one inlet orifice fluidly communicating with at least one fluid circulation channel formed at inside the stator, said at least one fluid circulation channel opening at one of its ends into a front intermediate space axially separating the front bearing from the stator while being in fluid communication with the front circulation tunnel and at another from its ends in a rear intermediate space axially separating the rear bearing from the stator while being in fluid communication with the rear circulation tunnel.
  • one of the front or rear bearings is equipped on its outer periphery with at least one fluid inlet pipe communicating in a fluid manner with said at least one fluid inlet channel and/or with at least one pipe fluid outlet fluidly communicating with said at least one fluid outlet channel.
  • At least one of the assembly lugs incorporates a sensor, in particular of temperature.
  • the sensor is arranged on said at least one assembly lug so as to be positioned in contact with the stator, and, preferably, in contact with a conductor segment of the stator.
  • the cooling fluid is chosen from air or an oil.
  • the invention also relates, according to a first embodiment, to a method of manufacturing a stator for an electric motor as defined above, comprising the following steps:
  • stator body forming a crown, the inner face of which is provided with teeth delimiting two by two a plurality of notches open towards the inside of the stator body;
  • first internal ring on the end face of the stator body which adjoins the connecting parts of the conductor segments, said first internal ring having a cylindrical shape, being arranged radially outside the connecting parts, and being provided with assembly lugs formed radially projecting from an inner peripheral face of the first inner ring, each of said assembly lugs being intended to be inserted into an intermediate space between two adjacent conductor segments;
  • each conductor segment comprising a pair of straight parts extending parallel to an axial direction defined by the stator body and a twisted-profile connecting part connecting said straight parts, each conductor segment, when inserted into the stator body, having two free ends protruding axially from the end face of the stator body which is opposite to that adjoining the part connection, each of the assembly lugs of the first inner ring being inserted into an intermediate space between two adjacent conductor segments; - fixing a second inner ring on the end face of the stator body which adjoins the free ends of the conductor segments, said second inner ring having a cylindrical shape and being arranged radially outside the free ends, the fixing operating by means of assembly lugs formed radially projecting from an inner peripheral face of the second inner ring, each of said assembly lugs being inserted into an intermediate space between two adjacent conductor segments;
  • first outer ring on the first inner ring
  • said first outer ring having an annular flange arranged axially facing the connecting parts initially present on the conductor segments and a cylindrical skirt arranged radially to the interior of said connecting parts, the first inner and outer rings together forming a first circulation tunnel for a cooling fluid
  • the invention also relates, according to a second embodiment, to a method of manufacturing a stator for an electric motor as defined previously, comprising the following steps:
  • stator body forming a crown, the inner face of which is provided with teeth delimiting two by two a plurality of notches open towards the inside of the stator body;
  • each conductor segment comprising a pair of straight parts extending parallel to an axial direction defined by the stator body and a twisted profile connecting part connecting said straight parts, each conductor segment, once inserted into the stator body, having two free ends protruding axially from the end face of the stator body which is opposite to that adjoining the connecting part;
  • first internal ring on the end face of the stator body which adjoins the connecting parts of the conductor segments initially present on the conductor segments, said first internal ring being formed of two or more parts, having a cylindrical shape and being disposed radially outside of said connecting parts, the fixing taking place by means of assembly lugs formed radially projecting from an internal peripheral face of the first inner ring, each of said assembly lugs coming from s 'insert into an intervening space between two adjacent conductor segments;
  • first outer ring on the first inner ring
  • said first outer ring having an annular flange arranged axially facing the connecting parts initially present on the conductor segments and a cylindrical skirt arranged radially to the interior of said connecting parts, the first inner and outer rings together forming a first circulation tunnel for a cooling fluid
  • FIG. 1 is a perspective view of an electric motor according to a particular embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a rear view of the engine of Figure 1,
  • FIG. 3 is a bottom view of the engine of Figure 1,
  • FIG.4 is a perspective view of a stator fitted with front and rear covers, with the stator viewed from above,
  • FIG. 5 is a view similar to FIG. 4, the stator being seen from below
  • FIG. 6 is a perspective view of one of the covers shown in Figures 4 and 5
  • FIG. 7a is a perspective view of the inner ring of the lid shown in Figure 6, according to a first embodiment
  • FIG. 7b is a perspective view of the inner ring of the lid shown in Figure 6, according to a second embodiment
  • FIG. 7c is a perspective view of the inner ring shown in FIG. 7b when it is placed on the stator
  • FIG. 8 is an axial view of the inner ring shown in Figure 7a, in its assembled state with the stator
  • FIG. 9 is a rear axial view of the engine of Figure 1, the rear bearing and the rotor shaft having been removed,
  • FIG. 10 is a sectional view of the motor of FIG. 2 along section line AA.
  • Figures 1 to 3 show an electric motor 10 according to the invention comprising two bearings, respectively a front bearing 14 and a rear bearing 15, connected together, in particular by means of screws 21, the front bearing 14 having a bell shape and the rear bearing 15 consisting of a perforated disc having several through openings 151.
  • the front bearing 14 comprises a casing in which are housed a rotor 11 integral in rotation with a shaft 12 and an annular stator 13 which surrounds the rotor 11 coaxially with the shaft 12.
  • the stator 13 will advantageously be shrunk inside the front bearing 14.
  • the bearings 14, 15 form an internal cavity in which the rotor 11 and the stator 13 are housed.
  • bearings 14, 15 centrally carries a ball bearing, respectively 17 and 18, for mounting the shaft 12 in rotation.
  • the front and rear bearings 14, 15 will advantageously be made of metal.
  • the front bearing 14 will be made of aluminum, while the rear bearing 15 will be made of steel.
  • the rotor 11 comprises a body formed by a stack of laminations 2 made of a ferromagnetic material, in particular steel, as well as a plurality of permanent magnets 3 intended to be housed in a plurality of internal cavities. formed inside the pack of laminations 2, each internal cavity housing a permanent magnet 3.
  • the pack of laminations 2 is mounted coaxially on the shaft 12 mounted rotatably about an axis X.
  • the shaft 12 can be fitted in force inside a central opening of the stack of laminations 2 so as to connect in rotation the body of the rotor with the shaft 12.
  • the stack of laminations 2 is formed by an axial stack of laminations which extend in a radial plane perpendicular to the axis X of the shaft 12.
  • a plurality of fixing holes are made in the stack of laminations 2 to allow the passage of fixing screws 4 of the sheets of the package. These fixing holes are through so that it is possible to pass a screw 4 inside each hole.
  • a first end of the screws 4 rests against the external face of a front end plate 5, while the other end of the screws 4 cooperates with a nut resting against the outer face of a rear end flange 6.
  • the stack of sheets 2 is clamped axially between the front end flange 5 and the flange rear end 6.
  • flanges 5, 6 make it possible to ensure balancing of the rotor 11 while allowing good maintenance of the magnets 3 inside their respective cavity. Balancing can be done by adding or removing material. The removal of material can be carried out by machining, while the addition of material can be carried out by implanting elements in openings provided for this purpose and distributed along the circumference of the flanges 5, 6.
  • the front bearing 14 has a cylindrical portion 142 which extends axially from an end wall 141 of the front bearing 14, said wall 141 having the shape of a disc aligned in a plane perpendicular to the axis X of the shaft. 12. Front bearing 14 rests at an end edge 143 on a shoulder 152 defined by rear bearing 15.
  • the front bearing 14 is provided, in its upper half, with a first through hole 144 and, in its lower half, with two other through holes 145, 146, said holes 144-146 being formed radially across the cylindrical portion 142 of the front bearing 14.
  • the orifice 144 defines an inlet channel for a cooling fluid and the orifices 145, 146 define outlet channels for the cooling fluid.
  • the fluid inlet orifice 144 opens out, at one of its ends flush with the outer periphery of the cylindrical part 142, at the level of a fluid inlet pipe 22 and, at another end flush with the internal periphery of the cylindrical part 142, on a through hole 131 formed radially through the stator 13, said through hole 131 opening into a fluid circulation channel 132 formed axially inside the stack of laminations 2 of the stator 13.
  • This fluid circulation channel 132 opens at one of its ends into the front intermediate space 8 and at another end into the rear intermediate space 9.
  • the cooling fluid can be supplied via the inlet pipe 32 and will circulate successively in the fluid inlet channel 144, then in the fluid circulation channel 132, crossing the stack of laminations 2 of the stator 13, to finally come into contact with the buns 19 of the stator.
  • the stator 13 is equipped with front 34 and rear 35 covers fixed respectively to the front end faces 134 and rear 135 of the stator 13.
  • Each of the covers 34, 35 is of substantially annular shape and has a U-shaped cross-section.
  • the front and rear covers 34, 35 are fixed respectively to the front and rear end faces 134, 135 of the stator 13 and thus cover the chignons 19 protruding respectively from said front and rear end faces 134, 135, respectively forming front and rear circulation tunnels in which the cooling fluid can circulate.
  • the covers 34, 35 are each provided with a fluid inlet opening 41 (see for example FIGS.
  • the cooling fluid supplied from the fluid inlet channel 144 can thus circulate inside the front and rear circulation tunnels.
  • the covers 34, 35 are also each provided with outlet openings 37, 38 in their lower part, said outlet openings 37, 38 opening out respectively on the orifices 145, 146 of the front bearing 14.
  • the cooling fluid can leave the electric motor 10 via the outlet orifices 145, 146.
  • the front bearing 14 with at least one fluid outlet pipe into which the fluid outlet orifices 145, 146 will open. reception of this fluid, this fluid, after cooling for example using a heat exchanger, being reinjected using a pump into the pipe 22 for the fluid inlet.
  • a front cover 34 there is shown an advantageous embodiment of a front cover 34. It is clear that the rear cover 35 can also be made according to this advantageous embodiment.
  • the cover 34 consists of an inner ring 341 of cylindrical shape, which is arranged, in the mounted position of the motor, radially outside the buns 19, and an outer ring 342 fixed removable manner on the inner ring 341 by means of fixing clips 36.
  • the outer ring 342 has in particular an annular flange 343, which is arranged, in the mounted position of the motor, axially facing the buns 19, and a cylindrical skirt 344, which is arranged, in the mounted position of the motor, radially inside the buns 19.
  • the internal ring 341 will have an external diameter which will be substantially equal to or slightly less than the external diameter of the stator 13, so as to allow the hooping of the stator 13 inside the front bearing 14.
  • the internal diameter of the outer ring 342, that is to say the internal diameter of the cylindrical skirt 344 will be substantially equal or slightly ent greater than the internal diameter of the stator 13, so as to facilitate the mounting of the rotor 11 inside the stator 13.
  • the inner ring 341 is formed in one piece and comprises several assembly lugs 39 formed radially projecting from an inner peripheral face of the inner ring 341.
  • the assembly lugs 39 are in the form of L reversed whose length which is perpendicular to the axis X defined by the shaft 12 of the rotor is of substantially straight shape and is intended to be centered, in the mounted position of the motor, on the axis X defined by the shaft 12 of the rotor.
  • each assembly lug 39 is inserted into an intermediate space between two adjacent conductor segments 16.
  • the front cover 34 can advantageously be fixed to the stator in two stages, respectively a first step, during which the inner ring 341 is first fixed on the stator 13, the conductor segments 16 protruding axially from the front end face 134 of the stator 13 being disjointed and not yet forming buns 19, and a second step, during which the outer ring 342 is fixed to the inner ring 341, in particular by clipping or gluing, the conductor segments 16 projecting axially from the front end face 134 of the stator 13 having been previously deformed and welded together so as to form the buns 19, as shown in Figure 9.
  • the inner ring 341 of the cover 34 shown in Figure 6. It is clear that the inner ring of the rear cover 35 can also be made according to this second embodiment.
  • the inner ring 341 is formed of two substantially symmetrical parts 341a, 341b, assembled together, for example by clipping the parts 341a, 341b onto the outer ring 342.
  • the inner ring 341 can be assembled on the stator 13 once the stator is finished. Indeed, the insertion of the assembly lugs 39 inside the space between two conductor segments 16 will require less adjustment time than for the ring of FIG. 7a, due to the lower number of lugs assembly 39 on each of the parts 341a, 341b.
  • the internal ring 341 of FIG. 7b also has the advantage of being able to be fixed on a stator 13 in which the buns 19 are already formed as illustrated in FIG. 7c.
  • the assembly lugs 39 are in the shape of an inverted L whose length which is perpendicular to the axis X defined by the shaft 12 of the rotor is in the shape of a point and is intended to be centered, in the position rise of the motor, on the X axis defined by the shaft 12 of the rotor. This length is advantageously shorter than that of the assembly lugs represented in FIG. 7a.
  • the assembly tabs 39 may have a shape complementary to that of an intermediate space between two adjacent buns. It will also be possible to make the inner ring 341 in several parts, the number of parts being greater than or equal to 3.
  • the outer ring 342 can also be formed of two or more parts assembled together.
  • one or more sensors in particular of temperature, in one or more of the assembly tabs 39 of the inner ring 341.
  • These sensors can be fixed on the tabs of assembly 39 by gluing, clipping or overmoulding.
  • These sensors will advantageously be placed on the assembly lugs 39 so as to be in contact with one or more conductor segments 16. It will thus be possible to make precise measurements of physical parameters inside the stator 13, in particular of detect temperature of conductor segments 16.
  • the stator 13 provided with the front and rear covers 34, 35 could for example be obtained by implementing the following successive operations: a) supplying a stator body forming a crown, the inner face of which is provided with teeth delimiting two by two a plurality of notches open towards the inside of the stator body; b) positioning a first internal ring 341 on the end face 135 of the stator body which adjoins the connecting parts 19 of the conductor segments 16, said first inner ring 341 having a cylindrical shape, being disposed radially outside the connecting parts 19, and being provided with assembly lugs 39 formed radially projecting from an inner peripheral face of the first inner ring 341, each of said lugs assembly 39 being intended to be inserted into an intermediate space between two segments of adjacent conductors 16; c) inserting a plurality of U-shaped conductor segments 16 inside the slots of the stator body, each conductor segment 16 comprising a pair of straight portions extending parallel to an axial direction X defined by the stator body and a
  • the stator 13 provided with the front and rear covers 34, 35 can also be obtained by implementing the following successive operations: a′) supply of a stator body 13 forming a ring, whose face interior is provided with teeth delimiting two by two a plurality of notches open towards the interior of the stator body 13; b') inserting a plurality of U-shaped conductor segments 16 inside the slots of the stator body 13, each conductor segment 16 comprising a pair of straight parts extending parallel to a defined axial direction X by the stator body 13 and a connecting part with a twisted profile connecting said straight parts, each conductor segment 16, once inserted into the body of the stator 13, having two free ends protruding axially from the end face 134 of the body stator 13 which is opposite to that 135 adjoining the connecting part; c′) deformation of the free ends of each conductor segment 16 so as to come into contact with a free end of another conductor segment 16 and securing, for example by welding, of the two
  • This second embodiment is particularly interesting by the fact that a finished stator (already wound) can be equipped with these cooling tunnels intended to cool the buns of the stator.

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  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

L'invention concerne un moteur électrique (10) comprenant un rotor (11) monté sur un arbre (12), un stator (13) disposé autour du rotor (11), un palier avant (14) et un palier arrière (15) reliés entre eux, lesdits paliers avant et arrière (14, 15) formant une cavité interne dans laquelle sont logés le rotor (11) et le stator (13), le moteur électrique (10) étant refroidi par un fluide de refroidissement circulant dans la cavité interne en étant en contact avec des chignons (19) dépassant axialement de deux faces d'extrémité (134, 135) du stator (13), respectivement une face d'extrémité avant (134) et une face d'extrémité arrière (135), ledit fluide de refroidissement pénétrant dans la cavité interne par l'intermédiaire d'au moins un canal d'entrée de fluide (144) et sortant de la cavité interne par l'intermédiaire d'au moins un canal de sortie de fluide (145, 146), caractérisé par le fait que le moteur (10) comprend en outre deux couvercles (34, 35), respectivement un couvercle avant (34) et un couvercle arrière (35), de forme annulaire et possédant une section transversale en U, le couvercle avant (34), respectivement arrière (35), recouvrant les chignons (19) dépassant de la face d'extrémité avant (134), respectivement arrière (135), du stator (13) et étant configuré pour former un tunnel de circulation avant, respectivement arrière, pour le fluide de refroidissement, lesdits tunnels de circulation avant et arrière étant en communication fluidique avec ledit au moins un canal d'entrée de fluide (144) et ledit au moins un canal de sortie de fluide (145, 146), et en ce que chacun des couvercles (34, 35) est fixé, de préférence de manière détachable, sur le stator (13) au moyen d'au moins deux pattes d'assemblage (39) formées radialement en saillie depuis une face périphérique interne de chacun des couvercles (34, 35), chacune desdites pattes d'assemblage (39) étant configurée pour venir s'insérer dans un espace intercalaire entre deux chignons (19) adjacents.

Description

MOTEUR ELECTRIQUE AGENCE POUR PERMETTRE UNE MEILLEURE EVACUATION DE LA CHALEUR GENEREE LORS DE SON FONCTIONNEMENT
L’invention concerne un moteur électrique agencé pour permettre une meilleure évacuation de la chaleur générée lors de son fonctionnement.
De manière générale, les moteurs électriques actuels comportent un rotor solidaire d’un arbre et un stator qui entoure le rotor. Le stator est monté dans un carter qui comporte des roulements pour le montage en rotation de l’arbre. Le rotor comporte un corps formé par un empilage de tôles ou roues polaires (claw pôle) maintenues sous forme de paquet au moyen d’un système de fixation adapté. Le corps du rotor comporte des cavités internes logeant des aimants permanents. Le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue de dents délimitant deux à deux une pluralité d’encoches ouvertes vers l’intérieur du corps de stator et destinées à recevoir des enroulements de phase. Ces enroulements de phase traversent les encoches du corps de stator et forment des chignons faisant saillie de part et d’autre du corps de stator. Les enroulements de phase peuvent par exemple être constitués d’une pluralité de segments de conducteur en forme de U, les extrémités libres de deux segments adjacents étant reliées entre elles par soudage.
Dans le rotor, le paquet de tôles est enserré axialement entre un flasque avant et un flasque arrière montés coaxialement à l’arbre. Chaque flasque a globalement la forme d’un disque s’étendant dans un plan radial perpendiculaire à l’axe de l’arbre. Chaque flasque comporte un orifice central pour le montage coaxial sur l’arbre et plusieurs trous traversants destinés à recevoir des vis de fixation traversant axialement l’ensemble du paquet de tôles, lesdites vis étant solidarisées aux flasques au moyen d’écrous. Les flasques avant et arrière sont généralement formés d’un matériau amagnétique, conducteur de chaleur, par exemple un métal.
Le carter comporte généralement des paliers avant et arrière assemblés ensemble. Les paliers définissent une cavité interne dans laquelle sont logés le rotor et le stator. Chacun des paliers porte centralement un roulement à bille pour le montage en rotation de l’arbre du rotor.
Lors du fonctionnement du moteur, le courant circulant à travers les enroulements de phase du stator génère une chaleur importante qui doit être évacuée. Pour refroidir le stator, il existe actuellement plusieurs solutions. L’une de ces solutions consiste à prévoir un circuit de refroidissement à l’intérieur du palier avec lequel est fretté le stator, un liquide de refroidissement circulant à l’intérieur du circuit de refroidissement permettant d’évacuer la chaleur générée par le stator via le palier. Cette solution présente toutefois l’inconvénient de ne permettre un refroidissement du stator, par conduction thermique, qu’au niveau des surfaces du paquet de tôles qui est en contact avec le palier refroidi. Cette solution ne permet donc pas un refroidissement optimal du moteur. Une autre solution existante consiste à faire circuler de l’huile à travers l’arbre du rotor et à faire circuler ensuite cette huile le long du corps de stator par projection de telle sorte qu’elle soit en contact avec les chignons des enroulements de phase du stator. Une telle solution nécessite toutefois de prévoir de nombreuses modifications au niveau de la structure du moteur, ce qui la rend difficile à mettre en œuvre, et, donc, relativement coûteuse. D’autres solutions ont par ailleurs été décrites dans les documents WO 2017/194872 et FR 3 049 127.
L’invention vise donc à proposer un moteur électrique agencé pour permettre une meilleure évacuation de la chaleur générée lors de son fonctionnement et ne présentant pas les inconvénients des solutions existantes décrites précédemment.
A cet effet, l’invention concerne un moteur électrique comprenant un rotor monté sur un arbre, un stator disposé autour du rotor, un palier avant et un palier arrière reliés entre eux, lesdits paliers avant et arrière formant une cavité interne dans laquelle sont logés le rotor et le stator, le moteur électrique étant refroidi par un fluide de refroidissement circulant dans la cavité interne en étant en contact avec des chignons dépassant axialement de deux faces d’extrémité du stator, respectivement une face d’extrémité avant et une face d’extrémité arrière, ledit fluide de refroidissement pénétrant dans la cavité interne par l’intermédiaire d’au moins un canal d’entrée de fluide et sortant de la cavité interne par l’intermédiaire d’au moins un canal de sortie de fluide, caractérisé par le fait que le moteur comprend en outre deux couvercles, respectivement un couvercle avant et un couvercle arrière, de forme annulaire, le couvercle avant, respectivement arrière, recouvrant les chignons dépassant de la face d’extrémité avant, respectivement arrière, du stator et étant configuré pour former un tunnel de circulation avant, respectivement arrière, pour le fluide de refroidissement, lesdits tunnels de circulation avant et arrière étant en communication fluidique avec ledit au moins un canal d’entrée de fluide et ledit au moins un canal de sortie de fluide, et par le fait que chacun des couvercles est fixé, de préférence de manière détachable, sur le stator au moyen d’au moins deux pattes d’assemblage formées radialement en saillie depuis une face périphérique interne de chacun des couvercles, chacune desdites pattes d’assemblage étant configurée pour venir s’insérer dans un espace intercalaire entre deux chignons circonférentiellement adjacents.
Ainsi configuré, le moteur électrique pourra être refroidi par un fluide de refroidissement circulant à l’intérieur de la cavité interne définie par les paliers avant et arrière de manière à être en contact avec le stator, et notamment avec les chignons des enroulements de phase du stator. Une meilleure évacuation de la chaleur générée par le moteur lors de son fonctionnement peut ainsi être obtenue. Par ailleurs, du fait que le fluide de refroidissement circule le long de tunnels de circulation formés autour du stator, une circulation indésirable du fluide de refroidissement à l’intérieur du rotor est évitée. Enfin, l’invention permet également de refroidir localement le paquet de tôles du stator puisque le fluide de refroidissement traverse le paquet de tôles sur toute sa longueur.
Selon d’autres caractéristiques, le moteur de l’invention comporte une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou en combinaison :
- les pattes d’assemblage sont en forme de L renversé dont la longueur qui est perpendiculaire à un axe défini par l’arbre de rotor est centrée sur ledit axe.
- chacune des pattes d’assemblage possède une forme complémentaire de celle d’un espace intercalaire entre deux chignons circonférentiellement adjacents.
- chacun des couvercles avant et arrière (est formée d’une bague interne de forme cylindrique, disposée radialement à l’extérieur des chignons, et d’une bague externe fixée sur la bague interne, ladite bague externe possédant un rebord annulaire disposé axialement face aux chignons et une jupe cylindrique disposée radialement à l’intérieur des chignons.
- les bagues interne et externe sont connectées ensemble par clippage ou par collage.
- la bague interne est munie d’une ouverture d’entrée de fluide, qui est en communication fluidique avec ledit au moins un canal d’entrée de fluide.
- la bague interne est munie d’une ouverture de sortie de fluide, sur laquelle débouche ledit au moins un canal de sortie de fluide.
- la bague interne est formée par l’assemblage de deux ou plusieurs parties connectées ensemble, l’assemblage de ces parties étant réalisé lors du clippage de la bague interne sur la bague externe.
- la bague externe est formée par l’assemblage de deux ou plusieurs parties connectées ensemble, l’assemblage de ces parties étant réalisé lors du clippage de la bague interne sur la bague externe.
- le diamètre externe de la bague interne est légèrement inférieur au diamètre externe du stator.
- le diamètre interne de la bague externe est légèrement supérieur au diamètre interne du stator.
- ledit au moins un canal de sortie de fluide comprend au moins un orifice de sortie formé radialement à travers une paroi cylindrique d’un des paliers avant ou arrière jouxtant une paroi périphérique externe du stator.
- ledit au moins un canal d’entrée de fluide comprend au moins un orifice d’entrée formé radialement à travers une paroi cylindrique d’un des paliers avant ou arrière jouxtant une paroi périphérique externe du stator, ledit au moins un orifice d’entrée communiquant de manière fluidique avec au moins un canal de circulation de fluide formé à l’intérieur du stator, ledit au moins un canal de circulation de fluide débouchant à l’une de ses extrémités dans un espace intermédiaire avant séparant axialement le palier avant du stator en étant en communication fluidique avec le tunnel de circulation avant et à une autre de ses extrémités dans un espace intermédiaire arrière séparant axialement le palier arrière du stator en étant en communication fluidique avec le tunnel de circulation arrière.
- l’un des paliers avant ou arrière est équipé sur sa périphérie externe d’au moins une tubulure d’entrée de fluide communiquant de manière fluidique avec ledit au moins un canal d’entrée de fluide et/ou d’au moins une tubulure de sortie de fluide communiquant de manière fluidique avec ledit au moins un canal de sortie de fluide.
- au moins une des pattes d’assemblage intègre un capteur, notamment de température.
- le capteur est disposé sur ladite au moins une patte d’assemblage de manière à être positionné au contact du stator, et, de préférence, au contact d’un segment de conducteur du stator.
- le fluide de refroidissement est choisi parmi l’air ou une huile.
L’invention porte également, selon un premier mode de réalisation, sur un procédé de fabrication d’un stator pour un moteur électrique tel que défini précédemment, comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d’un corps de stator formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue de dents délimitant deux à deux une pluralité d’encoches ouvertes vers l’intérieur du corps de stator ;
- positionnement d’une première bague interne sur la face d’extrémité du corps de stator qui jouxte les parties de liaison des segments de conducteur, ladite première bague interne possédant une forme cylindrique, étant disposée radialement à l’extérieur des parties de liaison, et étant munie de pattes d’assemblage formées radialement en saillie depuis une face périphérique interne de la première bague interne, chacune desdites pattes d’assemblage étant destinée à venir s’insérer dans un espace intercalaire entre deux segments de conducteurs adjacents ;
- insertion d’une pluralité de segments de conducteur en forme de U à l’intérieur des encoches du corps de stator, chaque segment de conducteur comprenant une paire de parties droites s’étendant parallèlement à une direction axiale définie par le corps de stator et une partie de liaison à profil tordu reliant lesdites parties droites, chaque segment de conducteur, une fois inséré dans le corps du stator, possédant deux extrémités libres dépassant axialement de la face d’extrémité du corps de stator qui est opposée à celle jouxtant la partie de liaison, chacune des pattes d’assemblage de la première bague interne étant insérée dans un espace intercalaire entre deux segments de conducteurs adjacents ; - fixation d’une deuxième bague interne sur la face d’extrémité du corps de stator qui jouxte les extrémités libres des segments de conducteur, ladite deuxième bague interne possédant une forme cylindrique et étant disposée radialement à l’extérieur des extrémités libres, la fixation s’opérant au moyen de pattes d’assemblage formées radialement en saillie depuis une face périphérique interne de la deuxième bague interne, chacune desdites pattes d’assemblage venant s’insérer dans un espace intercalaire entre deux segments de conducteurs adjacents ;
- déformation des extrémités libres de chaque segment de conducteur de manière à venir au contact d’une extrémité libre d’un autre segment de conducteur et solidarisation, par exemple par soudage, des deux extrémités libres ainsi mises en contact de manière à former des parties de liaison ;
- dépôt éventuel d’une couche de matériau isolant électrique sur les parties de liaison initialement présentes sur les segments de conducteur ;
- dépôt éventuel d’une couche de matériau isolant électrique sur les parties de liaison formées lors de la déformation et la solidarisation des extrémités libres des segments de conducteur ;
- fixation, notamment par clippage, d’une première bague externe sur la première bague interne, ladite première bague externe possédant un rebord annulaire disposé axialement face aux parties de liaison initialement présentes sur les segments de conducteur et une jupe cylindrique disposée radialement à l’intérieur desdites parties de liaison, les premières bagues interne et externe formant ensemble un premier tunnel de circulation pour un fluide de refroidissement ;
- fixation, notamment par clippage, d’une deuxième bague externe sur la deuxième bague interne, ladite deuxième bague externe possédant un rebord annulaire disposé axialement face aux parties de liaison formées lors de la déformation et la solidarisation des extrémités libres des segments de conducteur et une jupe cylindrique disposée radialement à l’intérieur desdites parties de liaison, les deuxièmes bagues interne et externe formant ensemble un deuxième tunnel de circulation pour un fluide de refroidissement.
L’invention porte également, selon un deuxième mode de réalisation, sur un procédé de fabrication d’un stator pour un moteur électrique tel que défini précédemment, comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d’un corps de stator formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue de dents délimitant deux à deux une pluralité d’encoches ouvertes vers l’intérieur du corps de stator ;
- insertion d’une pluralité de segments de conducteur en forme de U à l’intérieur des encoches du corps de stator, chaque segment de conducteur comprenant une paire de parties droites s’étendant parallèlement à une direction axiale définie par le corps de stator et une partie de liaison à profil tordu reliant lesdites parties droites, chaque segment de conducteur, une fois inséré dans le corps du stator, possédant deux extrémités libres dépassant axialement de la face d’extrémité du corps de stator qui est opposée à celle jouxtant la partie de liaison ;
- déformation des extrémités libres de chaque segment de conducteur de manière à venir au contact d’une extrémité libre d’un autre segment de conducteur et solidarisation, par exemple par soudage, des deux extrémités libres ainsi mises en contact de manière à former des parties de liaison ;
- dépôt éventuel d’une couche de matériau isolant électrique sur les parties de liaison initialement présentes sur les segments de conducteur ;
- dépôt éventuel d’une couche de matériau isolant électrique sur les parties de liaison formées lors de la déformation et la solidarisation des extrémités libres des segments de conducteur ;
- fixation d’une première bague interne sur la face d’extrémité du corps de stator qui jouxte les parties de liaison des segments de conducteur initialement présentes sur les segments de conducteur, ladite première bague interne étant formée de deux ou plusieurs parties, possédant une forme cylindrique et étant disposée radialement à l’extérieur desdites parties de liaison, la fixation s’opérant au moyen de pattes d’assemblage formées radialement en saillie depuis une face périphérique interne de la première bague interne, chacune desdites pattes d’assemblage venant s’insérer dans un espace intercalaire entre deux segments de conducteurs adjacents ;
- fixation, notamment par clippage, d’une première bague externe sur la première bague interne, ladite première bague externe possédant un rebord annulaire disposé axialement face aux parties de liaison initialement présentes sur les segments de conducteur et une jupe cylindrique disposée radialement à l’intérieur desdites parties de liaison, les premières bagues interne et externe formant ensemble un premier tunnel de circulation pour un fluide de refroidissement ;
- fixation d’une deuxième bague interne sur la face d’extrémité du corps de stator qui jouxte les parties de liaison formées lors de la déformation et la solidarisation des extrémités libres des segments de conducteur, ladite deuxième bague interne étant formée de deux ou plusieurs parties, possédant une forme cylindrique et étant disposée radialement à l’extérieur desdites parties de liaison, la fixation s’opérant au moyen de pattes d’assemblage formées radialement en saillie depuis une face périphérique interne de la deuxième bague interne, chacune desdites pattes d’assemblage venant s’insérer dans un espace intercalaire entre deux segments de conducteurs adjacents ; - fixation, notamment par clippage, d’une deuxième bague externe sur la deuxième bague interne, ladite deuxième bague externe possédant un rebord annulaire disposé axialement face aux parties de liaison formées lors de la déformation et la solidarisation des extrémités libres des segments de conducteur et une jupe cylindrique disposée radialement à l’intérieur desdites parties de liaison, les deuxièmes bagues interne et externe formant ensemble un deuxième tunnel de circulation pour un fluide de refroidissement.
L’invention sera davantage comprise à la lecture de la description non limitative qui va suivre, faite en référence aux figures ci-annexées.
[Fig. 1] est une vue en perspective d’un moteur électrique selon un mode particulier de réalisation de l’invention,
[Fig. 2] est une vue arrière du moteur de la figure 1 ,
[Fig. 3] est une vue de dessous du moteur de la figure 1 ,
[Fig.4] est une vue en perspective d’un stator équipé de couvercles avant et arrière, le stator étant observé par-dessus,
[Fig. 5] est une vue similaire à la figure 4, le stator étant observé par-dessous, [Fig. 6] est une vue en perspective d’un des couvercles représentés sur les figures 4 et 5,
[Fig. 7a] est une vue en perspective de la bague interne du couvercle représenté sur la figure 6, selon un premier mode de réalisation,
[Fig. 7b] est une vue en perspective de la bague interne du couvercle représenté sur la figure 6, selon un deuxième mode de réalisation,
[Fig. 7c] est une vue en perspective de la bague interne représentée sur la figure 7b lors de sa mise en place sur le stator,
[Fig. 8] est une vue axiale de la bague interne représentée sur la figure 7a, dans son état assemblé avec le stator,
[Fig. 9] est une vue axiale arrière du moteur de la figure 1 , le palier arrière et l’arbre de rotor ayant été retirés,
[Fig. 10] est une vue en coupe du moteur de la figure 2 selon la ligne de coupe AA.
Les figures 1 à 3 représentent un moteur électrique 10 selon l’invention comprenant deux paliers, respectivement un palier avant 14 et un palier arrière 15, reliés ensemble, notamment au moyen de vis 21 , le palier avant 14 possédant une forme de cloche et le palier arrière 15 consistant en un disque ajouré présentant plusieurs ouvertures traversantes 151.
Comme illustré sur la figure 10, le palier avant 14 comprend un carter dans lequel sont logés un rotor 11 solidaire en rotation d’un arbre 12 et un stator 13 annulaire qui entoure le rotor 11 de manière coaxiale à l’arbre 12. Le stator 13 sera avantageusement fretté à l’intérieur du palier avant 14. Les paliers 14, 15 forment une cavité interne dans laquelle sont logés le rotor 11 et le stator 13. Chacun des paliers 14, 15 porte centralement un roulement à billes, respectivement 17 et 18, pour le montage en rotation de l’arbre 12. Des chignons 19 font saillie axialement de part et d’autre du corps de stator 13 et sont logés dans des espaces intermédiaires avant et arrière 8, 9 séparant axialement le stator 13 des paliers respectifs 14, 15. Les paliers avant et arrière 14, 15 seront avantageusement constitués de métal. Dans une configuration avantageuse de l’invention, le palier avant 14 sera en aluminium, tandis que le palier arrière 15 sera en acier.
Dans le mode de réalisation représenté, le rotor 11 comprend un corps formé par un paquet de tôles 2 réalisé dans un matériau ferromagnétique, notamment en acier, ainsi qu’une pluralité d’aimants permanents 3 destinés à être logés dans une pluralité de cavités internes formées à l’intérieur du paquet de tôles 2, chaque cavité interne logeant un aimant permanent 3. Le paquet de tôles 2 est monté coaxialement sur l’arbre 12 monté rotatif autour d’un axe X. L’arbre 12 pourra être emmanché en force à l’intérieur d’une ouverture centrale du paquet de tôles 2 de manière à lier en rotation le corps du rotor avec l’arbre 12.
Le paquet de tôles 2 est formé d’un empilement axial de tôles qui s’étendent dans un plan radial perpendiculaire à l’axe X de l’arbre 12. Une pluralité de trous de fixation sont réalisés dans le paquet de tôles 2 pour permettre le passage de vis de fixation 4 des tôles du paquet. Ces trous de fixation sont traversants de sorte qu’il est possible de faire passer à l’intérieur de chaque trou une vis 4. Une première extrémité des vis 4 est en appui contre la face externe d’un flasque d’extrémité avant 5, tandis que l’autre extrémité des vis 4 coopère avec un écrou en appui contre la face externe d’un flasque d’extrémité arrière 6. Ainsi, le paquet de tôles 2 est enserré axialement entre le flasque d’extrémité avant 5 et le flasque d’extrémité arrière 6. Ces flasques 5, 6 permettent d’assurer un équilibrage du rotor 11 tout en permettant un bon maintien des aimants 3 à l’intérieur de leur cavité respective. L’équilibrage peut être effectué par ajout ou retrait de matière. Le retrait de matière peut être effectué par usinage, tandis que l’ajout de matière peut être effectué en implantant des éléments dans des ouvertures prévues à cet effet et réparties suivant la circonférence des flasques 5, 6.
Le palier avant 14 possède une partie cylindrique 142 qui s’étend axialement depuis une paroi d’extrémité 141 du palier avant 14, ladite paroi 141 possédant la forme d’un disque aligné dans un plan perpendiculaire à l’axe X de l’arbre 12. Le palier avant 14 repose au niveau d’un bord d’extrémité 143 sur un épaulement 152 défini par le palier arrière 15.
Comme illustré sur les figures 3 et 10, le palier avant 14 est muni, dans sa moitié supérieure, d’un premier orifice traversant 144 et, dans sa moitié inférieure, de deux autres orifices traversants 145, 146, lesdits orifices 144-146 étant formés radialement à travers la partie cylindrique 142 du palier avant 14. L’orifice 144 définit un canal d’entrée pour un fluide de refroidissement et les orifices 145, 146 définissent des canaux de sortie pour le fluide de refroidissement. L’orifice d’entrée de fluide 144 débouche, à l’une de ses extrémités affleurant à la périphérie externe de la partie cylindrique 142, au niveau d’une tubulure 22 d’entrée de fluide et, à une autre extrémité affleurant à la périphérie interne de la partie cylindrique 142, sur un trou traversant 131 formé radialement à travers le stator 13, ledit trou traversant 131 débouchant dans un canal de circulation de fluide 132 formé axialement à l’intérieur du paquet de tôles 2 du stator 13. Ce canal de circulation de fluide 132 débouche à l’une de ses extrémités dans l’espace intermédiaire avant 8 et à une autre extrémité dans l’espace intermédiaire arrière 9. Ainsi, le fluide de refroidissement pourra être alimenté via la tubulure d’entrée 32 et circulera successivement dans le canal d’entrée de fluide 144, puis dans le canal de circulation de fluide 132, en traversant le paquet de tôles 2 du stator 13, pour finalement entrer en contact avec les chignons 19 du stator.
Pour éviter que le fluide de refroidissement ne vienne en contact avec le rotor 11 , et comme représenté sur les figures 4, 5 et 10, le stator 13 est équipé de couvercles avant 34 et arrière 35 fixés respectivement sur les faces d’extrémités avant 134 et arrière 135 du stator 13. Chacun des couvercles 34, 35 est de forme sensiblement annulaire et possède une section transversale en U. Les couvercles avant et arrière 34, 35 sont fixés respectivement sur les faces d’extrémité avant et arrière 134, 135 du stator 13 et recouvrent ainsi les chignons 19 dépassant respectivement desdites faces d’extrémité avant et arrière 134, 135 en formant respectivement des tunnels de circulation avant et arrière dans lesquels peut circuler le fluide de refroidissement. Les couvercles 34, 35 sont munis chacun d’une ouverture d’entrée de fluide 41 (voir par exemple figures 8 et 9) qui est alignée axialement avec le canal de circulation de fluide 132 formé axialement à l’intérieur du paquet de tôles 2 du stator 13. Le fluide de refroidissement alimenté depuis le canal d’entrée de fluide 144 peut ainsi circuler à l’intérieur des tunnels de circulation avant et arrière. Les couvercles 34, 35 sont également munis chacun d’ouvertures de sortie 37, 38 dans leur partie inférieure, lesdites ouvertures de sortie 37, 38 débouchant respectivement sur les orifices 145, 146 du palier avant 14. Ainsi, après avoir été réchauffé au contact des chignons 19 en ayant circulé à l’intérieur des tunnels de circulation avant et arrière défini par les couvercles avant et arrière 34 et 35, le fluide de refroidissement peut sortir du moteur électrique 10 via les orifices de sortie 145, 146. Dans une variante de réalisation (non représentée), il sera envisageable de munir le palier avant 14 d’au moins une tubulure de sortie de fluide dans laquelle débouchera les orifices de sortie de fluide 145, 146. Cette tubulure de sortie de fluide pourra alimenter un carter de réception de ce fluide, ce fluide, après refroidissement par exemple à l’aide d’un échangeur thermique, étant réinjecté à l’aide d’une pompe dans la tubulure 22 d’entrée de fluide. En référence à la figure 6, il est représenté un mode de réalisation avantageux d’un couvercle avant 34. Il est clair que le couvercle arrière 35 pourra également être réalisé selon ce mode de réalisation avantageux. Dans ce mode de réalisation, le couvercle 34 est constitué d’une bague interne 341 de forme cylindrique, laquelle est disposée, dans la position montée du moteur, radialement à l’extérieur des chignons 19, et d’une bague externe 342 fixée de manière amovible sur la bague interne 341 au moyen de clips de fixation 36. La bague externe 342 possède en particulier un rebord annulaire 343, lequel est disposé, dans la position montée du moteur, axialement face aux chignons 19, et une jupe cylindrique 344, laquelle est disposée, dans la position montée du moteur, radialement à l’intérieur des chignons 19. De manière avantageuse, la bague interne 341 possédera un diamètre externe qui sera sensiblement égal ou légèrement inférieur au diamètre externe du stator 13, de manière à permettre le frettage du stator 13 à l’intérieur du palier avant 14. Par ailleurs, le diamètre interne de la bague externe 342, c’est-à-dire le diamètre interne de la jupe cylindrique 344, sera sensiblement égal ou légèrement supérieur au diamètre interne du stator 13, de manière à faciliter le montage du rotor 11 à l’intérieur du stator 13.
En référence à la figure 7a, il est représenté un premier mode de réalisation de la bague interne 341 du couvercle 34 représenté sur la figure 6. Il est clair que la bague interne du couvercle arrière 35 pourra également être réalisée selon ce premier mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, la bague interne 341 est formée d’une seule pièce et comprend plusieurs pattes d’assemblage 39 formées radialement en saillie depuis une face périphérique interne de la bague interne 341. Les pattes d’assemblage 39 sont en forme de L renversé dont la longueur qui est perpendiculaire à l’axe X défini par l’arbre 12 du rotor est de forme sensiblement droite et est destinée à être centrée, dans la position montée du moteur, sur l’axe X défini par l’arbre 12 du rotor. Comme représenté sur la figure 8, chaque patte d’assemblage 39 vient s’insérer dans un espace intercalaire entre deux segments de conducteurs 16 adjacents.. Comme détaillé plus loin, le couvercle avant 34 pourra avantageusement être fixé sur le stator en deux étapes, respectivement une première étape, au cours de laquelle la bague interne 341 est fixée en premier lieu sur le stator 13, les segments de conducteur 16 dépassant axialement de la face d’extrémité avant 134 du stator 13 étant disjoints et ne formant pas encore des chignons 19, et une deuxième étape, au cours de laquelle la bague externe 342 est fixée sur la bague interne 341 , notamment par clippage ou collage, les segments de conducteur 16 dépassant axialement de la face d’extrémité avant 134 du stator 13 ayant été préalablement déformés et soudés ensemble de manière à former les chignons 19, comme représenté sur la figure 9.
En référence à la figure 7b, il est représenté un deuxième mode de réalisation de la bague interne 341 du couvercle 34 représenté sur la figure 6. Il est clair que la bague interne du couvercle arrière 35 pourra également être réalisée selon ce deuxième mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, la bague interne 341 est formée de deux parties 341a, 341b sensiblement symétriques, assemblées ensemble, par exemple par clippage des parties 341a, 341b sur la bague externe 342. Ainsi configurée, la bague interne 341 pourra être assemblée sur le stator 13 une fois le stator fini. En effet, l’insertion des pattes d’assemblage 39 à l’intérieur de l’espace intercalaire entre deux segments de conducteur 16 nécessitera moins de temps d’ajustage que pour la bague de la figure 7a, du fait du nombre inférieur de pattes d’assemblage 39 sur chacune des parties 341a, 341b. Par ailleurs, la bague interne 341 de la figure 7b présente également l’intérêt de pouvoir se fixer sur un stator 13 dans lequel les chignons 19 sont déjà formés comme illustré sur la figure 7c. A cet effet, les pattes d’assemblage 39 sont en forme de L renversé dont la longueur qui est perpendiculaire à l’axe X défini par l’arbre 12 du rotor est en forme de pointe et est destinée à être centrée, dans la position montée du moteur, sur l’axe X défini par l’arbre 12 du rotor. Cette longueur est avantageusement plus courte que celle des pattes d’assemblage représentées sur la figure 7a. Dans un autre mode de réalisation (non représenté), les pattes d’assemblage 39 pourront posséder une forme complémentaire de celle d’un espace intercalaire entre deux chignons adjacents. Il sera également envisageable de réaliser la bague interne 341 en plusieurs parties, le nombre de parties étant supérieur ou égal à 3. Dans une autre mode de réalisation (non représenté) de l’invention, la bague externe 342 pourra également être formée de deux ou plusieurs parties assemblées ensemble.
Dans une forme avantageuse de l’invention, il sera envisageable d’intégrer un ou plusieurs capteurs, notamment de température, dans une ou plusieurs des pattes d’assemblage 39 de la bague interne 341. Ces capteurs pourront être fixées sur les pattes d’assemblage 39 par collage, clippage ou surmoulage. Ces capteurs seront avantageusement disposés sur les pattes d’assemblage 39 de manière à être au contact avec un ou plusieurs segments de conducteur 16. Il sera ainsi possible de faire des mesures précises de paramètres physiques à l’intérieur du stator 13, en particulier de détecter la température des segments de conducteur 16.
Selon un premier mode de réalisation, le stator 13 muni des couvercles avant et arrière 34, 35 pourra par exemple être obtenu en mettant en œuvre les opérations successives suivantes : a) fourniture d’un corps de stator formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue de dents délimitant deux à deux une pluralité d’encoches ouvertes vers l’intérieur du corps de stator ; b) positionnement d’une première bague interne 341 sur la face d’extrémité 135 du corps de stator qui jouxte les parties de liaison 19 des segments de conducteur 16, ladite première bague interne 341 possédant une forme cylindrique, étant disposée radialement à l’extérieur des parties de liaison 19, et étant munie de pattes d’assemblage 39 formées radialement en saillie depuis une face périphérique interne de la première bague interne 341 , chacune desdites pattes d’assemblage 39 étant destinée à venir s’insérer dans un espace intercalaire entre deux segments de conducteurs 16 adjacents ; c) insertion d’une pluralité de segments de conducteur 16 en forme de U à l’intérieur des encoches du corps de stator, chaque segment de conducteur 16 comprenant une paire de parties droites s’étendant parallèlement à une direction axiale X définie par le corps de stator et une partie de liaison 19 à profil tordu reliant lesdites parties droites, chaque segment de conducteur 16, une fois inséré dans le corps du stator, possédant deux extrémités libres dépassant axialement de la face d’extrémité 134 du corps de stator qui est opposée à celle jouxtant la partie de liaison, chacune desdites pattes d’assemblage 39 étant insérée dans un espace intercalaire entre deux segments de conducteurs 16 adjacents ; d) fixation d’une deuxième bague interne 341 sur la face d’extrémité 134 du corps de stator qui jouxte les extrémités libres des segments de conducteur 16, ladite deuxième bague interne 341 possédant une forme cylindrique et étant disposée radialement à l’extérieur des extrémités libres, la fixation s’opérant au moyen de pattes d’assemblage 39 formées radialement en saillie depuis une face périphérique interne de la deuxième bague interne 341 , chacune desdites pattes d’assemblage 39 venant s’insérer dans un espace intercalaire entre deux segments de conducteurs 16 adjacents ; e) déformation des extrémités libres de chaque segment de conducteur 16 de manière à venir au contact d’une extrémité libre d’un autre segment de conducteur 16 et solidarisation, par exemple par soudage, des deux extrémités libres ainsi mises en contact de manière à former des parties de liaison 19 ; f) dépôt éventuel d’une couche de matériau isolant électrique sur les parties de liaison 19 initialement présentes sur les segments de conducteur 16; g) dépôt éventuel d’une couche de matériau isolant électrique sur les parties de liaison 19 formées à l’étape e) ; h) fixation, notamment par clippage, d’une première bague externe 342 sur la première bague interne 341 , ladite première bague externe 342 possédant un rebord annulaire 343 disposé axialement face aux parties de liaison 19 initialement présentes sur les segments de conducteur 16 et une jupe cylindrique 344 disposée radialement à l’intérieur desdites parties de liaison 19, les premières bagues interne et externe 341 , 342 formant ensemble un premier tunnel de circulation pour un fluide de refroidissement ; i) fixation, notamment par clippage, d’une deuxième bague externe 342 sur la deuxième bague interne 341 , ladite deuxième bague externe 342 possédant un rebord annulaire 343 disposé axialement face aux parties de liaison 19 formées à l’étape e) et une jupe cylindrique 344 disposée radialement à l’intérieur desdites parties de liaison 19, les deuxièmes bagues interne et externe 341 , 342 formant ensemble un deuxième tunnel de circulation pour un fluide de refroidissement.
Selon un deuxième mode de réalisation, le stator 13 muni des couvercles avant et arrière 34, 35 pourra également être obtenu en mettant en œuvre les opérations successives suivantes : a’) fourniture d’un corps de stator 13 formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue de dents délimitant deux à deux une pluralité d’encoches ouvertes vers l’intérieur du corps de stator 13 ; b’) insertion d’une pluralité de segments de conducteur 16 en forme de U à l’intérieur des encoches du corps de stator 13, chaque segment de conducteur 16 comprenant une paire de parties droites s’étendant parallèlement à une direction axiale X définie par le corps de stator 13 et une partie de liaison à profil tordu reliant lesdites parties droites, chaque segment de conducteur 16, une fois inséré dans le corps du stator 13, possédant deux extrémités libres dépassant axialement de la face d’extrémité 134 du corps de stator 13 qui est opposée à celle 135 jouxtant la partie de liaison ; c’) déformation des extrémités libres de chaque segment de conducteur 16 de manière à venir au contact d’une extrémité libre d’un autre segment de conducteur 16 et solidarisation, par exemple par soudage, des deux extrémités libres ainsi mises en contact de manière à former des parties de liaison 19; d’) dépôt éventuel d’une couche de matériau isolant électrique sur les parties de liaison 19 initialement présentes sur les segments de conducteur 16 ; e’) dépôt éventuel d’une couche de matériau isolant électrique sur les parties de liaison 19 formées lors de la déformation et la solidarisation des extrémités libres des segments de conducteur 16 ; f) fixation d’une première bague interne 341 sur la face d’extrémité 135 du corps de stator 13 qui jouxte les parties de liaison 19 des segments de conducteur 16 initialement présentes sur les segments de conducteur 16, ladite première bague interne 341 étant formée de deux ou plusieurs parties 341a, 341b, possédant une forme cylindrique et étant disposée radialement à l’extérieur desdites parties de liaison 19, la fixation s’opérant au moyen de pattes d’assemblage 39 formées radialement en saillie depuis une face périphérique interne de la première bague interne 341 , chacune desdites pattes d’assemblage 39 venant s’insérer dans un espace intercalaire entre deux segments de conducteurs 16 adjacents ; g’) fixation, notamment par clippage, d’une première bague externe 342 sur la première bague interne 341 , ladite première bague externe 342 possédant un rebord annulaire 343 disposé axialement face aux parties de liaison initialement présentes sur les segments de conducteur 16 et une jupe cylindrique 344 disposée radialement à l’intérieur desdites parties de liaison 19, les premières bagues interne et externe 341 , 342 formant ensemble un premier tunnel de circulation pour un fluide de refroidissement ; h’) fixation d’une deuxième bague interne 341 sur la face d’extrémité 134 du corps de stator 13 qui jouxte les parties de liaison 19 formées à l’étape c’), ladite deuxième bague interne 341 étant formée de deux ou plusieurs parties 341a, 341 b, possédant une forme cylindrique et étant disposée radialement à l’extérieur desdites parties de liaison 19, la fixation s’opérant au moyen de pattes d’assemblage 39 formées radialement en saillie depuis une face périphérique interne de la deuxième bague interne 341 , chacune desdites pattes d’assemblage 39 venant s’insérer dans un espace intercalaire entre deux segments de conducteurs 16 adjacents ; i’) fixation, notamment par clippage, d’une deuxième bague externe 342 sur la deuxième bague interne 341 , ladite deuxième bague externe 342 possédant un rebord annulaire 343 disposé axialement face aux parties de liaison 19 formées à l’étape c’) et une jupe cylindrique 344 disposée radialement à l’intérieur desdites parties de liaison 19, les deuxièmes bagues interne et externe 341 , 342 formant ensemble un deuxième tunnel de circulation pour un fluide de refroidissement.
Ce deuxième mode de réalisation est particulièrement intéressant par le fait qu’un stator fini (déjà bobiné) peut être équipé de ces tunnels de refroidissement destinés à refroidir les chignons du stator.
L’invention n’est évidemment pas limitée à la configuration de l’invention telle que décrite précédemment.

Claims

REVENDICATIONS
1. Moteur électrique (10) comprenant un rotor (11) monté sur un arbre (12), un stator (13) disposé autour du rotor (11), un palier avant (14) et un palier arrière (15) reliés entre eux, lesdits paliers avant et arrière (14, 15) formant une cavité interne dans laquelle sont logés le rotor (11) et le stator (13), le moteur électrique (10) étant refroidi par un fluide de refroidissement circulant dans la cavité interne en étant en contact avec des chignons (19) dépassant axialement de deux faces d’extrémité (134, 135) du stator (13), respectivement une face d’extrémité avant (134) et une face d’extrémité arrière (135), ledit fluide de refroidissement pénétrant dans la cavité interne par l’intermédiaire d’au moins un canal d’entrée de fluide (144) et sortant de la cavité interne par l’intermédiaire d’au moins un canal de sortie de fluide (145, 146), caractérisé en ce que le moteur (10) comprend en outre deux couvercles (34, 35), respectivement un couvercle avant (34) et un couvercle arrière (35), de forme annulaire, le couvercle avant (34), respectivement arrière (35), recouvrant les chignons (19) dépassant de la face d’extrémité avant (134), respectivement arrière (135), du stator (13) et étant configuré pour former un tunnel de circulation avant, respectivement arrière, pour le fluide de refroidissement, lesdits tunnels de circulation avant et arrière étant en communication fluidique avec ledit au moins un canal d’entrée de fluide (144) et ledit au moins un canal de sortie de fluide (145, 146), et en ce que chacun des couvercles (34, 35) est fixé, de préférence de manière détachable, sur le stator (13) au moyen d’au moins deux pattes d’assemblage (39) formées radialement en saillie depuis une face périphérique interne de chacun des couvercles (34, 35), chacune desdites pattes d’assemblage (39) étant configurée pour venir s’insérer dans un espace intercalaire entre deux chignons (19) circonférentiellement adjacents.
2. Moteur (10) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les pattes d’assemblage (39) sont en forme de L renversé dont la longueur qui est perpendiculaire à un axe (X) défini par l’arbre (12) de rotor (11) est centrée sur ledit axe (X).
3. Moteur (10) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chacune des pattes d’assemblage (39) possède une forme complémentaire de celle d’un espace intercalaire entre deux chignons (19) circonférentiellement adjacents.
4. Moteur (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun des couvercles avant et arrière (34, 35) est formée d’une bague interne (341) de forme cylindrique, disposée radialement à l’extérieur des chignons (19), et d’une bague externe (342) fixée sur la bague interne (341), ladite bague externe (342) possédant un rebord annulaire (343) disposé axialement face aux chignons (19) et une jupe cylindrique (344) disposée radialement à l’intérieur des chignons (19)
5. Moteur (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les bagues interne et externe (341 , 342) sont connectées ensemble par clippage ou par collage.
6. Moteur (10) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la bague interne (341) est munie d’une ouverture d’entrée de fluide (41), qui est en communication fluidique avec ledit au moins un canal d’entrée de fluide (144).
7. Moteur (10) selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la bague interne (341) est munie d’une ouverture de sortie de fluide (37, 38), sur laquelle débouche ledit au moins un canal de sortie de fluide (145, 146).
8. Moteur (10) selon l’une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la bague interne (341) est formée par l’assemblage de deux ou plusieurs parties (341a, 341b) connectées ensemble, l’assemblage de ces parties (341a, 341b) étant réalisé lors du clippage de la bague interne (341) sur la bague externe (342).
9. Moteur (10) selon l’une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la bague externe (342) est formée par l’assemblage de deux ou plusieurs parties connectées ensemble, l’assemblage de ces parties étant réalisé lors du clippage de la bague interne (341) sur la bague externe (342).
10. Moteur (10) selon l’une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que le diamètre externe de la bague interne (341 ) est légèrement inférieur au diamètre externe du stator (13).
11. Moteur (10) selon l’une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que le diamètre interne de la bague externe (342) est légèrement supérieur au diamètre interne du stator (13).
12. Moteur (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un canal de sortie de fluide (145, 146) comprend au moins un orifice de sortie (145, 146) formé radialement à travers une paroi cylindrique (142) d’un des paliers avant ou arrière (14, 15) jouxtant une paroi périphérique externe du stator (13).
13. Moteur (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un canal d’entrée de fluide (144) comprend au moins un orifice d’entrée (144) formé radialement à travers une paroi cylindrique (142) d’un des paliers avant ou arrière (14, 15) jouxtant une paroi périphérique externe du stator (13), ledit au moins un orifice d’entrée (144) communiquant de manière fluidique avec au moins un canal de circulation de fluide (131 , 132) formé à l’intérieur du stator (13), ledit au moins un canal de circulation de fluide (131 , 132) débouchant à l’une de ses extrémités dans un espace intermédiaire avant (8) séparant axialement le palier avant (14) du stator (13) en étant en communication fluidique avec le tunnel de circulation avant et à une autre de ses extrémités dans un espace intermédiaire arrière (9) séparant axialement le palier arrière (15) du stator (13) en étant en communication fluidique avec le tunnel de circulation arrière.
14. Moteur (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’un des paliers avant ou arrière (14, 15) est équipé sur sa périphérie externe d’au moins une tubulure d’entrée de fluide (22) communiquant de manière fluidique avec ledit au moins un canal d’entrée de fluide (144) et/ou d’au moins une tubulure de sortie de fluide communiquant de manière fluidique avec ledit au moins un canal de sortie de fluide (145, 146).
15. Moteur (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins une des pattes d’assemblage (39) intègre un capteur, notamment de température.
16. Moteur (10) selon la revendication 15, caractérisé en ce que le capteur est disposé sur ladite au moins une patte d’assemblage (39) de manière à être positionné au contact du stator (13), et, de préférence, au contact d’un segment de conducteur (16) du stator (13).
17. Moteur (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide de refroidissement est choisi parmi l’air ou une huile.
18. Procédé de fabrication d’un stator (13) pour un moteur électrique (10) selon l’une des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d’un corps de stator (13) formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue de dents délimitant deux à deux une pluralité d’encoches ouvertes vers l’intérieur du corps de stator (13) ;
- positionnement d’une première bague interne (341) sur la face d’extrémité (135) du corps de stator (13) qui jouxte les parties de liaison des segments de conducteur (16), ladite première bague interne (341) possédant une forme cylindrique, étant disposée radialement à l’extérieur des parties de liaison, et étant munie de pattes d’assemblage (39) formées radialement en saillie depuis une face périphérique interne de la première bague interne (341), chacune desdites pattes d’assemblage (39) étant destinée à venir s’insérer dans un espace intercalaire entre deux segments de conducteurs (16) adjacents ; - insertion d’une pluralité de segments de conducteur (16) en forme de U à l’intérieur des encoches du corps de stator (13), chaque segment de conducteur (16) comprenant une paire de parties droites s’étendant parallèlement à une direction axiale (X) définie par le corps de stator (13) et une partie de liaison à profil tordu reliant lesdites parties droites, chaque segment de conducteur (16), une fois inséré dans le corps du stator (13), possédant deux extrémités libres dépassant axialement de la face d’extrémité (134) du corps de stator (13) qui est opposée à celle (135) jouxtant la partie de liaison, chacune des pattes d’assemblage (39) de la première bague interne (341) étant insérée dans un espace intercalaire entre deux segments de conducteurs (16) adjacents ;
- fixation d’une deuxième bague interne (341) sur la face d’extrémité (134) du corps de stator (13) qui jouxte les extrémités libres des segments de conducteur (16), ladite deuxième bague interne (341) possédant une forme cylindrique et étant disposée radialement à l’extérieur des extrémités libres, la fixation s’opérant au moyen de pattes d’assemblage (39) formées radialement en saillie depuis une face périphérique interne de la deuxième bague interne (341), chacune desdites pattes d’assemblage (39) venant s’insérer dans un espace intercalaire entre deux segments de conducteurs (16) adjacents ;
- déformation des extrémités libres de chaque segment de conducteur (16) de manière à venir au contact d’une extrémité libre d’un autre segment de conducteur (16) et solidarisation, par exemple par soudage, des deux extrémités libres ainsi mises en contact de manière à former des parties de liaison (19);
- dépôt éventuel d’une couche de matériau isolant électrique sur les parties de liaison (19) initialement présentes sur les segments de conducteur (16) ;
- dépôt éventuel d’une couche de matériau isolant électrique sur les parties de liaison (19) formées lors de la déformation et la solidarisation des extrémités libres des segments de conducteur (16) ;
- fixation, notamment par clippage, d’une première bague externe (342) sur la première bague interne (341), ladite première bague externe (342) possédant un rebord annulaire (343) disposé axialement face aux parties de liaison (19) initialement présentes sur les segments de conducteur (16) et une jupe cylindrique (344) disposée radialement à l’intérieur desdites parties de liaison (19), les premières bagues interne et externe (341 , 342) formant ensemble un premier tunnel de circulation pour un fluide de refroidissement ;
- fixation, notamment par clippage, d’une deuxième bague externe (342) sur la deuxième bague interne (341), ladite deuxième bague externe (342) possédant un rebord annulaire (343) disposé axialement face aux parties de liaison (19) formées lors de la déformation et la solidarisation des extrémités libres des segments de conducteur (16) et une jupe cylindrique (344) disposée radialement à l’intérieur desdites parties de liaison (19), les deuxièmes bagues interne et externe (341 , 342) formant ensemble un deuxième tunnel de circulation pour un fluide de refroidissement.
19. Procédé de fabrication d’un stator (13) pour un moteur électrique (10) selon l’une des revendications 1 à 17, comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d’un corps de stator (13) formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue de dents délimitant deux à deux une pluralité d’encoches ouvertes vers l’intérieur du corps de stator (13) ;
- insertion d’une pluralité de segments de conducteur (16) en forme de U à l’intérieur des encoches du corps de stator (13), chaque segment de conducteur (16) comprenant une paire de parties droites s’étendant parallèlement à une direction axiale (X) définie par le corps de stator (13) et une partie de liaison à profil tordu reliant lesdites parties droites, chaque segment de conducteur (16), une fois inséré dans le corps du stator (13), possédant deux extrémités libres dépassant axialement de la face d’extrémité (134) du corps de stator (13) qui est opposée à celle (135) jouxtant la partie de liaison ;
- déformation des extrémités libres de chaque segment de conducteur (16) de manière à venir au contact d’une extrémité libre d’un autre segment de conducteur (16) et solidarisation, par exemple par soudage, des deux extrémités libres ainsi mises en contact de manière à former des parties de liaison (19);
- dépôt éventuel d’une couche de matériau isolant électrique sur les parties de liaison (19) initialement présentes sur les segments de conducteur (16) ;
- dépôt éventuel d’une couche de matériau isolant électrique sur les parties de liaison (19) formées lors de la déformation et la solidarisation des extrémités libres des segments de conducteur (16) ;
- fixation d’une première bague interne (341) sur la face d’extrémité (135) du corps de stator (13) qui jouxte les parties de liaison (19) des segments de conducteur (16) initialement présentes sur les segments de conducteur (16), ladite première bague interne (341) étant formée de deux ou plusieurs parties (341a, 341b), possédant une forme cylindrique et étant disposée radialement à l’extérieur desdites parties de liaison (19), la fixation s’opérant au moyen de pattes d’assemblage (39) formées radialement en saillie depuis une face périphérique interne de la première bague interne (341 ), chacune desdites pattes d’assemblage (39) venant s’insérer dans un espace intercalaire entre deux segments de conducteurs (16) adjacents ;
- fixation, notamment par clippage, d’une première bague externe (342) sur la première bague interne (341), ladite première bague externe (342) possédant un rebord annulaire (343) disposé axialement face aux parties de liaison initialement présentes sur les segments de conducteur (16) et une jupe cylindrique (344) disposée radialement à l’intérieur desdites parties de liaison (19), les premières bagues interne et externe (341 , 342) formant ensemble un premier tunnel de circulation pour un fluide de refroidissement ;
- fixation d’une deuxième bague interne (341) sur la face d’extrémité (134) du corps de stator (13) qui jouxte les parties de liaison (19) formées lors de la déformation et la solidarisation des extrémités libres des segments de conducteur (16), ladite deuxième bague interne (341) étant formée de deux ou plusieurs parties (341a, 341b), possédant une forme cylindrique et étant disposée radialement à l’extérieur desdites parties de liaison (19), la fixation s’opérant au moyen de pattes d’assemblage (39) formées radialement en saillie depuis une face périphérique interne de la deuxième bague interne (341 ), chacune desdites pattes d’assemblage (39) venant s’insérer dans un espace intercalaire entre deux segments de conducteurs (16) adjacents ;
- fixation, notamment par clippage, d’une deuxième bague externe (342) sur la deuxième bague interne (341), ladite deuxième bague externe (342) possédant un rebord annulaire (343) disposé axialement face aux parties de liaison (19) formées lors de la déformation et la solidarisation des extrémités libres des segments de conducteur (16) et une jupe cylindrique (344) disposée radialement à l’intérieur desdites parties de liaison (19), les deuxièmes bagues interne et externe (341 , 342) formant ensemble un deuxième tunnel de circulation pour un fluide de refroidissement.
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