EP4716982A1

EP4716982A1 - Dispositif de refroidissement d'un systeme d'excitation d'un rotor bobine sans-contact d'un moteur electrique pour vehicule automobile

Info

Publication number: EP4716982A1
Application number: EP24727351.9A
Authority: EP
Inventors: Valentin FRADET; Emmanuel MOTTE
Original assignee: Ampere SAS
Current assignee: Ampere SAS
Priority date: 2023-05-22
Filing date: 2024-05-17
Publication date: 2026-04-01
Also published as: FR3149153A1; WO2024240627A1

Abstract

Ce dispositif de refroidissement d'un système d'excitation (3) sans contact d'un rotor bobiné (2) d'un moteur électrique d'un véhicule automobile comprend un circuit de lubrification (4) d'un palier (6) supportant le rotor et une dérivation (11) du circuit de lubrification (4) pour diriger une première partie d'un liquide de lubrification circulant dans le circuit de lubrification (4) vers le système d'excitation (3). Il comprend une surface de guidage (13) apte à récupérer une deuxième partie du liquide de lubrification en aval du palier (6) et à diriger ladite deuxième partie vers le système d'excitation (3).

Description

Titre de l'invention : Dispositif de refroidissement d’un système d'excitation d’un rotor bobine sans-contact d’un moteur électrique pour véhiculé automobile

Domaine technique

[0001] La présente invention concerne le domaine du refroidissement des pièces d’un moteur électrique et, plus particulièrement, l’optimisation du circuit de refroidissement d’un système d’excitation sans-contact d’un rotor bobiné d’un moteur électrique.

[0002] Une application de l’invention concerne le refroidissement d’un système d’excitation sans contact d’un rotor bobiné d’un moteur électrique d’un véhicule automobile à traction au moins partiellement électrique.

[0003] Un système d’excitation sans-contact d’un rotor bobiné assure la même fonction qu’un système d’excitation d’un moteur électrique comprenant un collecteur rotatif à bague et balais. En effet, leur fonction est d’assurer l’alimentation électrique du rotor bobiné. Toutefois, dans un collecteur rotatif, les balais frottent sur les bagues en continu ce qui engendre une usure des balais et des bagues. Un système d’excitation sans contact permet ainsi d’éviter les frottements et donc les risques d’usure des balais sur le collecteur à bague rotatif d’un moteur électrique.

[0004] Dans le domaine des véhicules automobiles, il existe très peu d’applications de moteurs à rotor bobiné, et l’utilisation d’un système d’excitation sans-contact d’un rotor bobiné est inexistante. Bien qu’il soit avantageux pour limiter les risques d’usure, un tel système comporte en effet un inconvénient important.

[0005] Il nécessite en effet une tension très élevée pour que l’excitation électrique du rotor soit efficace. Cette tension est de l’ordre de 800 V, ce qui entraîne par conséquent un fort réchauffement du système d’excitation, qui risque d’endommager le système d’excitation sans contact.

[0006] Le problème du réchauffement du système d’excitation se pose donc de manière accrue dans les systèmes d’excitation sans contact des moteurs à rotor bobiné.

Exposé de l'invention

[0007] La présente invention a pour but d’optimiser le refroidissement du système d’excitation sans-contact d’un rotor bobiné d’un moteur électrique.

[0008] L’invention a donc pour objet un dispositif de refroidissement d’un système d’excitation sans contact d’un rotor bobiné d’un moteur électrique d’un véhicule automobile, ledit rotor étant porté par un arbre supporté par un palier lubrifié par un circuit de lubrification.

[0009] Le dispositif comprend une dérivation du circuit de lubrification pour diriger une première partie d’un liquide de lubrification circulant dans le circuit de lubrification vers le système d’excitation.

[0010] Ce dispositif comprend en outre une surface de guidage apte à récupérer une deuxième partie du liquide de lubrification en aval du palier et à diriger ladite deuxième partie du liquide de lubrification vers le système d’excitation.

[0011] Cette double projection de liquide de lubrification vers le système d’excitation permet ainsi de le refroidir de manière plus efficace et d’élargir la zone directement en contact avec le liquide de refroidissement.

[0012] En effet, la dérivation du circuit de lubrification permet notamment de refroidir une zone radialement externe du système d’excitation, tandis que le liquide de lubrification récupéré en aval du palier par la surface de guidage permet notamment de refroidir une zone radialement interne du système d’excitation.

[0013] Avantageusement, la surface de guidage a une forme apte à diriger le liquide de lubrification vers le système d’excitation par centrifugation.

[0014] Selon un mode de réalisation de l’invention, la surface de guidage a une forme de cône tronqué.

[0015] Avantageusement, la surface de guidage est positionnée sur un bus d’alimentation surmoulé s’étendant entre le palier et le système d’excitation. Ledit bus d’alimentation assure la connexion électrique entre le système d’excitation et le rotor bobiné.

[0016] Selon un mode de réalisation, la surface de guidage est positionnée de façon radialement interne vis-à-vis de la dérivation du circuit de lubrification, ladite dérivation permettant de diriger une première partie d’un liquide de lubrification vers le système d’excitation.

[0017] Avantageusement, le dispositif comprend des canaux s’étendant dans le système d’excitation, afin de permettre la circulation du liquide de lubrification.

[0018] L’invention a également pour objet un moteur électrique comprenant un dispositif de refroidissement d’un système d’excitation sans contact d’un rotor bobiné du moteur électrique tel que défini ci-dessus.

[0019] L’invention a encore pour objet un véhicule automobile comprenant un moteur électrique tel que défini ci-dessus équipé d’un dispositif de refroidissement d’un système d’excitation sans contact d’un rotor bobiné du moteur électrique.

Brève description des dessins

[0020] D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

[0021] - La [Fig.l] est une vue schématique partielle d’un moteur électrique d’un véhicule automobile équipé d’un dispositif de refroidissement d’un système d’excitation sans- contact d’un rotor bobiné du moteur ;

[0022] - La [Fig.2] est une vue schématique de la surface de guidage du liquide de refroidissement positionnée sur un bus d’alimentation du rotor bobiné ;

[0023] - La [Fig.3] représente schématiquement le trajet du liquide de lubrification sur le système d’excitation sans-contact ; et

[0024] - La [Fig.4] représente schématiquement la circulation du liquide de lubrification dans le système d’excitation sans-contact du rotor bobiné.

Description détaillée

[0025] Sur la [Fig.l], on a représenté une partie d’un moteur électrique d’un véhicule automobile à traction au moins partiellement électrique, désigné par la référence numérique générale 1.

[0026] Le moteur comporte un rotor bobiné 2, un système d’excitation sans contact 3 du rotor bobiné 2 et un circuit de lubrification 4.

[0027] Le rotor bobiné 2 est porté par un arbre 5 en appui sur des paliers, tels que le palier 6, lubrifiés par le circuit de lubrification 4.

[0028] Le système d’excitation 3 est destiné à alimenter électriquement le rotor bobiné 2. Il comporte notamment une partie d’excitation 7 fixée au carter C du moteur électrique et destinée à récupérer un courant électrique et un circuit redresseur 8 destiné à transmettre le courant électrique au rotor bobiné 2 via un bus d’alimentation surmoulé 9 emboîté sur l’arbre 5.

[0029] Le bus d’alimentation 9 comporte une extrémité distale soudée à une sortie (non représentée) du redresseur et une extrémité proximale 9b autour de laquelle sont enroulés les fils conducteurs du rotor bobiné 2.

[0030] Le bus d’alimentation 9 est emboîté sur l’arbre 5 du rotor bobiné 2, l’arbre 5 immobilisant le bus d’alimentation 9 en translation.

[0031] Lorsque le rotor bobiné 2 est alimenté par le bus d’alimentation 9, l’ensemble comprenant le rotor bobiné, l’arbre 5 et le bus d’alimentation 9 est entraîné en rotation avec le circuit redresseur 8 du système d’excitation 3. Alors que ces pièces sont en mouvement rotatif, la partie d’excitation 7 du système d’excitation sans contact 3 est immobile, fixée au carter C du moteur électrique.

[0032] Le circuit de lubrification 4 comporte un ensemble de conduits 4a sensiblement radiaux dans lesquels circule le liquide de lubrification qui permettent de lubrifier différents paliers, et notamment le palier 6 situé en regard du circuit d’excitation 3. Le liquide de lubrification assure en outre le refroidissement de certaines pièces du moteur, en particulier le système d’excitation sans contact 3, le filtrage des impuretés résultant de la rotation des pièces en mouvement et une protection contre la corrosion.

[0033] Ces conduits 4a communiquent avec des conduits d’alimentation en liquide de lubri- fication 4b sensiblement axiaux et débouchent dans une zone du carter C située immédiatement en périphérie des paliers.

[0034] Tel qu’illustré à la [Fig.3], en aval des paliers, en considérant le flux de liquide de lubrification (flèches F), le circuit redresseur 8 comporte des canaux axiaux 10, par exemple réalisés par perçage du carter pour permettre l’évacuation du liquide de lubrification.

[0035] Par ailleurs, le circuit de lubrification 4 comporte une dérivation 11 du liquide de lubrification, qui permet de diriger une première partie du liquide de lubrification vers le système d’excitation 3, à proximité des canaux 10 pratiqués dans le redresseur 8.

[0036] Tel qu’illustré sur les figures 1 et 3, la dérivation 11 s’étend entre le conduit 4a débouchant dans la zone du carter située en périphérie du palier 6 situé au voisinage du circuit d’excitation et l’une des faces radiales 12 du circuit redresseur.

[0037] La dérivation 11 s’étend selon une direction essentiellement axiale, en convergeant vers la zone radialement externe du circuit redresseur.

[0038] En outre, le bus d’alimentation 9 comporte une surface de guidage 13 qui récupère le liquide de lubrification en aval du palier 6 et qui est configurée pour diriger une deuxième partie du liquide de lubrification vers le système d’excitation 3.

[0039] Cette surface de guidage s’étend de manière radialement interne par rapport au palier, ou est située dans le prolongement du palier, de manière à récupérer le flux de liquide de lubrification en aval du palier.

[0040] La surface de guidage 13 est annulaire et comporte une surface proximale tronconique convergente, du côté du palier, recevant le flux de liquide de lubrification en aval du palier, et une surface distale tronconique divergente, du côté du circuit redresseur, s’étendant dans le prolongement de la surface proximale tronconique. Ces surfaces tronconiques permettent, lors de la rotation du rotor bobiné et du circuit redresseur, de diriger le liquide de lubrification récupéré en aval du palier vers une zone radialement interne du redresseur 8 vis-à-vis de la dérivation 11.

[0041] Ainsi, alors que la dérivation 11 permet un refroidissement d’une zone radialement externe du circuit redresseur, la surface de guidage permet un refroidissement d’une zone radialement interne du circuit redresseur.

[0042] Cela permet donc de refroidir plus rapidement, et sur une plus grande zone, le système d’excitation sans-contact 3 qui chauffe rapidement, en particulier le circuit redresseur dont les éléments sont susceptibles de chauffer.

[0043] La surface de guidage 13 est par exemple surmoulée sur le bus d’alimentation 9, et est située entre le palier 6 et le redresseur 8 du système d’excitation 3.

[0044] La surface de guidage 13 peut avoir différentes formes, tant que cette forme permet la centrifugation du liquide de lubrification vers le redresseur 8.

[0045] En référence à la [Fig.3], le liquide de lubrification traverse plusieurs conduits 4a avant d’arriver au niveau du palier 6 et de lubrifier les roulements à billes 14 du palier 6. Le liquide de lubrification s’écoule ensuite sur la surface de guidage 13, puis est projeté sur la surface radiale 12 du redresseur 8.

[0046] Le liquide de lubrification se disperse sur toute la surface du redresseur 8 permettant ainsi de refroidir l’ensemble du système d’excitation sans contact 3.

[0047] En référence à la [Fig.4], après avoir recouvert toute la surface du redresseur 8, le liquide de lubrification s’écoule dans les canaux axiaux 10 pratiqués sur les côtés de la surface du circuit redresseur 8 au voisinage de la dérivation 11, traverse le circuit redresseur et s’évacue le long d’un conduit 15 qui ramène le liquide de lubrification dans le bas du moteur 16.

[0048] Ce trajet du liquide de lubrification permet donc de refroidir tout le système d’excitation sans-contact 3 du rotor bobiné 2, et ainsi diminue fortement le risque de surchauffe du moteur électrique.

Claims

Revendications

[Revendication 1] Dispositif de refroidissement d’un système d’excitation (3) sans contact d’un rotor bobiné (2) d’un moteur électrique d’un véhicule automobile, ledit rotor étant porté par un arbre (5) supporté par un palier lubrifié par un circuit de lubrification, ledit dispositif comprenant une dérivation (11) du circuit de lubrification (4) pour diriger une première partie d’un liquide de lubrification circulant dans le circuit de lubrification (4) vers le système d’excitation (3), caractérisé en ce qu’il comprend une surface de guidage (13) apte à récupérer une deuxième partie du liquide de lubrification en aval du palier (6) et à diriger ladite deuxième partie vers le système d’excitation (3).

[Revendication 2] Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel la surface de guidage (13) a une forme apte à diriger le liquide de lubrification vers le système d’excitation (3) par centrifugation.

[Revendication 3] Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la surface de guidage (13) a une forme de cône tronqué.

[Revendication 4] Dispositif selon l’une quelconques des revendications 1 à 3, dans lequel la surface de guidage (13) est positionnée sur un bus d’alimentation (9) entre le palier (6) et le système d’excitation (3), ledit bus d’alimentation (9) assurant la connexion électrique entre le système d’excitation (3) et le rotor bobiné (2).

[Revendication 5] Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel la surface de guidage (13) est positionnée de façon radialement interne vis-à-vis de la dérivation (11) du circuit de lubrification (4) dirigeant une première partie d’un liquide de lubrification vers le système d’excitation (3).

[Revendication 6] Dispositif selon la revendication 1, comprenant des canaux (10) s’étendant dans le système d’excitation (3) pour permettre au liquide de lubrification de circuler.

[Revendication 7] Moteur électrique comprenant un dispositif de refroidissement d’un système d’excitation (3) sans contact d’un rotor bobiné (2) d’un moteur électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.

[Revendication 8] Véhicule automobile comprenant un moteur électrique selon la revendication 7 équipé d’un dispositif de refroidissement d’un système d’excitation (3) sans contact d’un rotor bobiné (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.