EP4725100A1 - Elément de répartition de flux au sein d'un arbre creux - Google Patents

Abstract

L'invention porte sur un élément de répartition (30) destiné à être rapporté au sein d'un alésage d'un arbre de sorte à former, éventuellement en coopération avec une surface de l'alésage, dans cet alésage deux circuits de fluide, notamment d'huile, l'élément de répartition (30) comprenant un élément de positionnement (39) de l'élément de répartition (30) dans l'alésage, et au moins une paroi de séparation (37) des deux circuits de fluide.

Description

TITRE : Elément de répartition de flux au sein d’un arbre creux.

Domaine technique de l'invention

L’invention concerne un élément de répartition de flux au sein d’un arbre creux. L’invention porte encore sur un arbre de rotor de moteur électrique comprenant un tel élément de répartition. L’invention porte encore sur un moteur électrique comprenant un tel arbre ou un tel élément de répartition. L’invention porte encore sur un véhicule comprenant un tel moteur électrique.

Etat de la technique antérieure

Un véhicule, en particulier un véhicule automobile, comprend généralement au moins un moteur électrique de traction et/ou de propulsion pour déplacer un tel véhicule. C’est notamment le cas des véhicules de type hybride ou électrique.

Un tel moteur électrique comprend un rotor qui tourne à proximité d’un stator. Par exemple, le rotor a une vitesse de rotation élevée, voire très élevée, par exemple de l’ordre de 16000 tours par minutes.

Un tel moteur électrique chauffe au cours de son fonctionnement alors qu’il ne doit pas dépasser une température limite, par exemple de l’ordre de 140 degrés Celsius. En effet, au-delà de cette température limite, les aimants d’un tel moteur électrique perdent, au moins partiellement, leurs propriétés magnétiques et il en résulte des dysfonctionnements du moteur électrique.

En outre, un tel véhicule comprend généralement une boîte de vitesses pour adapter la vitesse de rotation d’un élément au contact du sol tel qu’une roue, par rapport à la vitesse de rotation sortant du moteur électrique. Un tel moteur électrique est généralement agencé, au moins partiellement, au sein d’une telle boîte de vitesses. Une telle boîte de vitesses atteint également une température élevée en fonctionnement, par exemple de l’ordre de 100 degrés Celsius.

Ainsi, éviter qu’un tel moteur électrique atteigne une température limite, voire la dépasse, alors qu’il est agencé au moins en partie en sein d’une telle boîte de vitesses elle-même chaude, est particulièrement complexe.

Il en résulte qu’un tel moteur électrique nécessite un refroidissement afin d’éviter l’atteinte de la température limite provoquant des dysfonctionnements liés à la perte des propriétés magnétiques des aimants.

Présentation de l'invention

La présente invention vise à fournir un élément de répartition remédiant aux inconvénients ci-dessus. En particulier, l’invention permet d’obtenir un rotor de moteur électrique comprenant un arbre qui offre un refroidissement du moteur, compatible avec la vitesse élevée du rotor et assurant un refroidissement au niveau de chaque extrémité du rotor bien que l’admission d’un fluide de refroidissement ne se fasse qu’à une seule extrémité du rotor.

Résumé de l'invention

Pour atteindre cet objectif, l’invention porte sur un élément de répartition destiné à être rapporté au sein d’un alésage d’un arbre de sorte à former, éventuellement en coopération avec une surface de l’alésage, dans cet alésage deux circuits de fluide, notamment d’huile, l’élément de répartition comprenant :

- un élément de positionnement de l’élément de répartition dans l’alésage, et

- au moins une paroi de séparation des deux circuits de fluide. L’invention porte encore sur un arbre pour un rotor de moteur électrique, notamment de moteur de traction et/ou de propulsion de véhicule automobile, l’arbre comprenant :

- un alésage central centré sur l’axe de l’arbre, l’alésage central étant destiné à recevoir de l’huile au niveau d’une extrémité débouchante de l’alésage central,

- un tronçon de l’arbre s’étendant axialement sur une longueur donnée de l’arbre et étant destiné à s’étendre sensiblement en vis-à-vis d’un stator d’un tel moteur électrique, le tronçon comprenant une première partie et une deuxième partie de part et d’autre d’un plan passant par l’axe de l’arbre, le tronçon comprenant une première extrémité axiale et une deuxième extrémité axiale,

- un premier trou s’étendant depuis l’alésage central au sein de la première partie du tronçon et à proximité de la première extrémité axiale du tronçon,

- un deuxième trou s’étendant depuis l’alésage central au sein de la deuxième partie du tronçon et à proximité de la deuxième extrémité axiale du tronçon, l’arbre comprenant un élément de répartition tel que défini précédemment rapporté au sein de l’alésage central de sorte à alimenter en huile le premier trou et le deuxième trou.

L’élément de répartition peut être conformé de sorte à créer, dans l’alésage central, une première chambre d’alimentation en huile du premier trou et une deuxième chambre d’alimentation en huile du deuxième trou, les première et deuxième chambres pouvant être communicantes avec l’extrémité débouchante de l’alésage central.

L’élément de répartition peut comprendre la deuxième chambre d’alimentation en huile, la deuxième chambre pouvant comprendre un orifice d’évacuation agencé en vis-à-vis du deuxième trou. La deuxième chambre peut avoir une forme de demi cylindre creux s’étendant dans la deuxième partie du tronçon, la deuxième chambre pouvant avoir un fond en forme de demi disque s’étendant perpendiculairement à l’axe de l’arbre.

L’élément de répartition peut comprendre une forme de demi cylindre creux pouvant s’étendre dans la première partie du tronçon.

L’élément de positionnement peut être au contact de l’alésage central, notamment l’élément de positionnement peut avoir une forme de cylindre creux de diamètre égal ou sensiblement égal au diamètre de l’alésage central de sorte à être emmanché à force et/ou à se coller au sein de l’alésage central.

La paroi de séparation peut s’étendre sensiblement centrée sur le plan et une demi pastille circulaire peut s’étendre radialement depuis la paroi de séparation dans l’alésage central, au sein de la deuxième partie du tronçon, la demi pastille circulaire pouvant être agencée entre le premier trou et le deuxième trou en étant distante du premier trou et du deuxième trou.

L’élément de positionnement peut être une partie cylindrique de diamètre égal ou sensiblement égal au diamètre d’une extrémité non débouchante de l’alésage de sorte à venir s’emmancher à force et/ou à se coller au niveau de l’extrémité non débouchante.

Une extrémité axiale de la première chambre peut être agencée à une distance définie du premier trou, notamment à une distance définie de deux fois le diamètre du premier trou, et une extrémité axiale de la deuxième chambre peut être agencée à une distance définie du deuxième trou, notamment à une distance définie de deux fois le diamètre du deuxième trou. L’invention porte encore sur un moteur électrique, notamment un moteur de traction et/ou de propulsion pour véhicule, le moteur électrique comprenant un arbre de rotor tel que défini précédemment ou un élément de répartition tel que défini précédemment.

L’invention porte encore sur un véhicule, notamment un véhicule automobile, comprenant une boîte de vitesses, le véhicule comprenant un moteur électrique tel que défini précédemment agencé au moins partiellement au sein de la boîte de vitesses.

Présentation des figures

Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un premier et d’un deuxième mode de réalisation d’un élément de répartition faite à titre non- limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

La figure 1 est une vue schématique d’un véhicule automobile selon un mode de réalisation de l’invention.

La figure 2 est une vue en coupe d’un moteur électrique comprenant un élément de répartition selon un premier mode de réalisation de l’invention. La figure 3 est une vue de face de l’élément de répartition selon le premier mode de réalisation de l’invention.

La figure 4 est une vue en perspective de l’élément de répartition selon le premier mode de réalisation de l’invention.

La figure 5 est une vue en coupe d’un moteur électrique comprenant un élément de répartition selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.

La figure 6 est une vue en perspective de l’élément de répartition selon le deuxième mode de réalisation de l’invention.

Description détaillée La direction selon laquelle un véhicule, notamment un véhicule automobile, se déplace en ligne droite est définie comme étant la direction longitudinale X. Par convention, la direction perpendiculaire à la direction longitudinale, située dans un plan parallèle au sol, est nommée direction transversale Y. La troisième direction, perpendiculaire aux deux autres, est nommée direction verticale Z. Ainsi, on utilise un repère direct XYZ dans lequel X est la direction longitudinale dans le sens avant-arrière du véhicule, donc dirigée vers l’arrière, Y est la direction transversale dirigée vers la droite et Z est la direction verticale dirigée vers le haut. Le sens avant correspond au sens dans lequel le véhicule se déplace habituellement dans la direction longitudinale et est opposé au sens arrière.

Comme illustré sur la figure 1 , un véhicule, notamment un véhicule automobile 1 , comprend une boîte de vitesses 5. Le véhicule comprend un moteur électrique 2, par exemple un moteur électrique de traction et/ou de propulsion du véhicule. Avantageusement, le moteur électrique 2 est agencé, au moins partiellement, au sein de la boîte de vitesses 5.

Plus précisément, comme illustré sur les figures 2 et 5, le moteur électrique 2 comprend un arbre 10, un rotor 3 et un stator 4. L’arbre 10 comprend un axe A. L’arbre 10 est l’arbre du rotor 3. Autrement dit, l’arbre 10 et le rotor 3, le rotor 3 étant par exemple fixé sur l’arbre 10, sont destinés à tourner autour de l’axe A, ou sensiblement autour de l’axe A, par exemple à une vitesse très élevée, par exemple de l’ordre de 16000 tours/minute. De préférence, le rotor 3 est agencé en vis-à-vis du stator 4.

L’arbre 10 comprend un alésage 20, de préférence un alésage central 20, c’est-à-dire centré sur l’axe A de l’arbre. L’arbre 10 comprend une extrémité débouchante 24 de l’alésage central 20. L’alésage est destiné à recevoir un fluide au niveau de l’extrémité débouchante 24. L’arbre 10 du rotor 3 comprend un élément de répartition ou répartiteur.

Un premier mode de réalisation de l’élément de répartition 30 est illustré sur les figures 2, 3 et 4.

L’élément de répartition 30 est rapporté au sein de l’alésage 20 de l’arbre 10. L’élément de répartition 30 forme alors, éventuellement en coopération avec une surface 25 de l’alésage, dans cet alésage, deux circuits de fluide. Par fluide, on entend de préférence de l’huile, par exemple de l’huile de lubrification et/ou de refroidissement.

L’entrée ou admission du fluide est assurée au niveau de l’extrémité débouchante 24 de l’arbre 10. Avantageusement, l’alésage 20 est ménagé, usiné, depuis cette extrémité débouchante 24. Un premier circuit C1 de fluide s’étend depuis l’admission jusqu’à un premier trou 21. Un deuxième circuit C2 de fluide s’étend depuis l’admission 24 jusqu’à un deuxième trou 22. Le premier circuit C1 et le deuxième circuit C2 sont matérialisés au niveau de l’admission et à la sortie de chaque trou par une flèche.

Plus précisément, comme illustré sur la figure 4 notamment, l’élément de répartition 30 comprend un élément de positionnement 39 de l’élément de répartition 30 dans l’alésage 20. Par exemple, l’élément de positionnement 39 est au contact, ou sensiblement au contact, de l’alésage central 20. Avantageusement, l’élément de positionnement 39 a une forme de cylindre creux de diamètre égal ou sensiblement égal au diamètre de l’alésage central 20. Ainsi, il est aisé d’emmancher à force et/ou de coller l’élément de positionnement 39 au sein de l’alésage central 20 de l’arbre 10. De préférence, l’élément de positionnement 39 de forme cylindrique comprend un épaulement 38 destiné à venir en butée contre ou au niveau de l’extrémité débouchante de l’arbre 10 ou admission 24. L’élément de répartition 30 comprend encore au moins une paroi de séparation 37 d’un flux C se séparant en deux flux ou circuits C1 , C2 de fluide, comme illustré notamment sur la figure 4.

L’arbre 10 pour le rotor 3 du moteur électrique 2 comprend encore un tronçon 15, ou portion cylindrique, de l’arbre 10 s’étendant axialement sur une longueur donnée L15 de l’arbre 10 illustrée sur les figures 2 et 5. Le tronçon 15 est destiné à s’étendre, ou s’étendre sensiblement, en vis-à-vis du stator 4 du moteur électrique 2. Plus précisément, le tronçon 15 comprend une première partie 16 et une deuxième partie 17 de part et d’autre d’un plan P passant par l’axe A de l’arbre 10. Autrement dit, le tronçon 15 est divisé, coupé, séparé en deux, de manière fictive, par le plan P de sorte à obtenir la première partie 16 (portion de l’arbre 10 s’étendant au-dessous du trait d’axe A sur les figures 2 et 5 et sur la longueur axiale L15, le plan P s’étendant perpendiculairement à cette vue) et la deuxième partie 17 (portion de l’arbre 10 s’étendant au-dessus du trait d’axe A sur les figures 2 et 5 et sur la longueur axiale L15, le plan P s’étendant perpendiculairement à cette vue).

Le tronçon 15 comprend une première extrémité axiale 11 et une deuxième extrémité axiale 12 illustrées en pointillés sur les figures 2 et 5.

L’arbre 10 comprend le premier trou 21. Le premier trou 21 s’étend par exemple radialement depuis l’alésage central 20, au sein de la première partie 16 du tronçon 15, et à proximité de la première extrémité axiale 11 du tronçon 15. De préférence, comme illustré sur les figures 2 et 5, le premier trou 21 est circulaire et/ou l’axe du premier trou 21 s’étend perpendiculairement au plan P. Le premier trou 21 s’étend depuis l’alésage central 20 jusqu’à une surface externe 18 de la première partie 16 du tronçon 15. Alternativement, plusieurs trous, radiaux ou non, sont ménagés de sorte à s’étendre depuis l’alésage central 20 jusqu’à la surface externe 18 de la première partie 16 du tronçon 15. L’arbre 10 comprend le deuxième trou 22. Le deuxième trou 22 s’étend par exemple radialement depuis l’alésage central 20, au sein de la deuxième partie 17 du tronçon 15, et à proximité de la deuxième extrémité axiale 12 du tronçon 15. De préférence, comme illustré sur les figures 2 et 5, le deuxième trou 22 est circulaire et/ou l’axe du deuxième trou 22 s’étend perpendiculairement au plan P. Le deuxième trou 22 s’étend depuis l’alésage central 20 jusqu’à une surface externe 19 de la deuxième partie 17 du tronçon 15. Alternativement, plusieurs trous, radiaux ou non, sont ménagés de sorte à s’étendre depuis l’alésage central 20 jusqu’à la surface externe 19 de la deuxième partie 17 du tronçon 15.

L’arbre 10 comprend l’élément de répartition rapporté, fixé, collé, emmanché au sein de l’alésage central 20. Ainsi, le fluide admis au niveau de l’extrémité débouchante 24 de l’alésage 20 communique avec, alimente, le premier trou 21 et le deuxième trou 22.

Comme illustré sur la figure 2, dans le premier mode de réalisation, l’élément de répartition 30 est conformé de sorte à créer, dans l’alésage central, une première chambre 31 d’alimentation du premier trou 21 et une deuxième chambre 32 d’alimentation du deuxième trou 22. Les première et deuxième chambres 31 , 32 sont communicantes avec l’extrémité débouchante 24 de l’alésage central 20.

Plus précisément, dans le premier mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 4, c’est l’élément de répartition 30 qui crée la deuxième chambre 32 d’alimentation. La deuxième chambre 32 a alors une forme de demi cylindre creux 35 s’étendant dans la deuxième partie 17 du tronçon 15 de l’arbre 10 une fois l’élément 30 agencé dans l’alésage 20. La deuxième chambre 32 a alors un fond 33 en forme de demi disque s’étendant perpendiculairement à l’axe A de sorte à fermer, boucher, obturer le demi cylindre creux 35. La deuxième chambre 32 comprend un trou ou orifice d’évacuation 34 pour le fluide, par exemple circulaire, agencé en vis-à-vis ou au moins partiellement en vis-à-vis du deuxième trou 22 une fois l’élément de répartition 30 inséré dans l’alésage 20 de l’arbre 10.

L’élément de répartition 30 du premier mode de réalisation comprend une forme de demi cylindre creux 36. Le demi cylindre creux 36 s’étend dans la première partie 16 du tronçon 15 une fois que l’élément 30 est agencé dans l’alésage 20.

De préférence, le demi cylindre creux 35 bouché par le fond 33 et le demi cylindre creux 36 forme un cylindre ayant une peau ou surface externe de diamètre sensiblement égal, de préférence légèrement inférieur, au diamètre de l’alésage 20. Dans ce cas, la surface externe des deux demi cylindres 35, 36 forment l’élément de positionnement 39 facilitant la fixation de l’élément de répartition 30 au sein de l’alésage 20. La paroi de séparation 37 s’étend de part et d’autre du plan P fictif séparant la première partie 16 de la deuxième partie 17 du tronçon 15, de préférence en étant centrée par rapport au plan P. La paroi de séparation 37 s’étend en direction de l’admission 24 de sorte à diviser le flux du fluide C arrivant à l’admission en deux flux C1 , C2. Avantageusement, comme illustré sur la figure 2, la paroi de séparation 37 ne s’étend pas jusqu’au niveau de l’épaulement 38. En effet, la paroi de séparation 37 s’arrête à une distance L24 par rapport à l’admission 24, c’est-à-dire par rapport à l’orifice de l’alésage 20 ou par rapport à l’épaulement 38. Ainsi, le flux C arrivant à l’admission 24 n’est pas divisé dès l’entrée dans l’élément de répartition 30 mais après avoir parcouru la distance L24 au sein de l’élément de répartition 30. Par exemple, la distance L24 est égale à au moins le diamètre intérieur de la partie tubulaire de l’élément 30 recevant le fluide, voire à deux fois ce diamètre intérieur, de manière à obtenir un écoulement laminaire au lieu de turbulent. Avantageusement, comme illustré sur la figure 2, l’extrémité axiale de la première chambre 31 correspond à l’extrémité 23 non débouchante de l’alésage 20. De préférence, l’extrémité 23 est ménagée à une distance définie D du premier trou 21 . Par exemple, la distance définie D vaut deux fois le diamètre du premier trou 21 , ou au moins deux fois le diamètre du premier trou 21 .

Avantageusement, comme illustré sur la figure 2, l’extrémité axiale de la deuxième chambre 32 est obtenue par le fond 33. Le fond 33 est de préférence agencé à une distance définie D du deuxième trou 22. Par exemple, la distance définie D vaut deux fois le diamètre du deuxième trou 22, ou au moins deux fois le diamètre du deuxième trou 22. Le fond 33 est disposé, selon la direction axiale, après le deuxième trou 22, c’est-à-dire entre l’extrémité non débouchante 23 et le deuxième trou 22 de sorte à permettre au fluide dans la deuxième chambre 32 d’accéder au sein du deuxième trou 22.

Dans ce premier mode de réalisation, l’élément de répartition est donc une pièce comprenant une portion cylindrique qui permet une répartition de l’huile uniformément sur sa surface interne par centrifugation au niveau de l’admission 24. Du côté de la première partie 16 du tronçon 15, l’élément 30 se prolonge selon la direction axiale avec la partie semi-cylindrique ouverte 36 qui laisse passer l’huile vers le fond 23 de l’alésage central 20 de l’arbre rotor. Du côté de la deuxième partie 17 du tronçon 15, l’élément 30 se prolonge selon la direction axiale avec la chambre 32 semi- cylindrique comprenant l’orifice 34 d’évacuation radiale de l’huile disposé en face du deuxième trou 22 réalisé dans l’arbre rotor du côté de l’admission d’huile.

A noter que l’épaulement 38 permet d’assurer un positionnement axial de l’élément de répartition 30 par rapport à l’alésage central 20. De préférence, le contact entre l’épaulement 38 de l’élément 30 et une extrémité ou un épaulement de l’alésage central 20 de l’arbre 10 permet de s’assurer que l’orifice 34 du demi cylindre creux 35 est au niveau, selon l’axe A, du deuxième trou 22 ménagé dans l’arbre.

Selon un deuxième mode de réalisation illustré sur les figures 5 et 6, l’élément de répartition 40 est également conformé de sorte à créer, dans l’alésage central, une première chambre 41 d’alimentation du premier trou 21 et une deuxième chambre 42 d’alimentation du deuxième trou 22. Les première et deuxième chambres communiquent chacune avec l’extrémité débouchante 24 de l’alésage central 20.

Dans ce deuxième mode de réalisation, l’élément de répartition 40 comprend un élément de positionnement 49 de l’élément de répartition 40 dans l’alésage 20. Par exemple, l’élément de positionnement 49 est une partie cylindrique de diamètre égal, ou sensiblement égal, au diamètre de l’extrémité non débouchante 23 de l’alésage 20. Ainsi, l’élément de répartition 40 peut venir s’emmancher à force et/ou être collé au niveau de l’extrémité non débouchante 23. De plus, l’élément de répartition 40 comprend au moins une paroi de séparation 47 des deux circuits de fluide.

Plus précisément, la paroi de séparation 47 s’étend de préférence sensiblement centrée sur le plan P fictif séparant la première partie 16 de la deuxième partie 17 du tronçon 15. De préférence, la paroi de séparation 47, par exemple de type plaque, vient au contact, ou sensiblement au contact, de la paroi 25 de l’alésage 20. En cas d’élément de positionnement 49 de forme cylindrique dans l’alésage, de préférence la paroi de séparation a un jeu par rapport à l’alésage 20 de sorte à ne pas gêner l’assemblage de l’élément de positionnement au niveau du fond 23 de l’alésage 20. Par exemple, la paroi de séparation 47 comprend deux bords 46 destinés à venir au contact, ou sensiblement au contact, de l’alésage 20. Par exemple, la section perpendiculaire à l’axe A de chaque bord 46 est courbée de sorte à suivre la section circulaire de l’alésage central 20 en vis-à-vis de chaque bord. La courbure de chaque bord 46 a alors un rayon d’axe A de longueur tout juste inférieure au rayon de l’alésage 20 à ce niveau.

L’élément de répartition 40 comprend encore une demi pastille circulaire 48. La demi pastille ou la demi plaque circulaire 48 s’étend radialement depuis la paroi de séparation 47. Ainsi, la demi pastille 48 s’étend jusqu’à l’alésage central 20, ou sensiblement jusqu’à l’alésage 20 de sorte à ne pas entraver l’assemblage de l’élément 40 au sein de l’alésage 20. La demi pastille 48 s’étend dans la deuxième partie 17 du tronçon 15. La demi pastille 48 crée donc un fond axial, ou sensiblement un fond axial, pour la deuxième chambre 42.

Grâce à la paroi de séparation 47, notamment centrée sur le plan P, et la demi pastille 48, l’élément de répartition 40 crée dans l’alésage 20 la première chambre 41 au sein de la première partie 16 du tronçon 15 de l’arbre 10 et la deuxième chambre 42 au sein de la deuxième partie 17 du tronçon 15 de l’arbre 10.

Plus précisément, la première chambre 41 a une forme sensiblement de demi cylindre s’étendant depuis l’élément de positionnement 49 de type disque ou cylindre jusqu’à une extrémité 45 de la paroi de séparation 47 côté admission. La paroi ou surface 25 de l’alésage 20 du côté de la première partie 16 du tronçon participe à créer la première chambre 41 .

La deuxième chambre 42 a également une forme sensiblement de demi cylindre s’étendant depuis la demi pastille 48 jusqu’à l’extrémité 45 de la paroi de séparation 47 côté admission. La paroi ou surface 25 de l’alésage 20 du côté de la deuxième partie 17 du tronçon participe à créer la deuxième chambre 42. Avantageusement, comme illustré sur la figure 5, la paroi de séparation 47 ne s’étend pas jusqu’à l’extrémité débouchante 24 de l’arbre 10. En effet, la paroi de séparation 47 s’arrête à la distance L24 par rapport à l’admission 24, c’est-à-dire par rapport à l’orifice de l’alésage 20. Ainsi, le flux C arrivant à l’admission 24 n’est pas divisé en arrivant dans l’alésage

20 mais après avoir parcouru la distance L24 dans l’alésage central 20. Par exemple, la distance L24 est égale à au moins le diamètre de l’alésage 20, voire à deux fois ce diamètre, de manière à obtenir un écoulement laminaire au lieu de turbulent.

A noter que la demi pastille circulaire 48 est agencée, positionnée, selon la direction de l’axe A, entre le premier trou 21 et le deuxième trou 22. En outre, la demi pastille circulaire 48 est distante axialement du premier trou

21 et du deuxième trou 22.

Avantageusement, comme illustré sur la figure 5, l’extrémité axiale de la première chambre 41 , par exemple créée par l’élément de positionnement 49, est agencée à une distance définie D du premier trou 21 . Par exemple, la distance définie D vaut deux fois le diamètre du premier trou 21 , ou au moins deux fois le diamètre du premier trou 21 .

Avantageusement, comme illustré sur la figure 5, l’extrémité axiale de la deuxième chambre 42, créée par la demi pastille 48, est agencée à une distance définie D du deuxième trou 22. Par exemple, la distance définie D vaut deux fois le diamètre du deuxième trou 22, ou au moins deux fois le diamètre du deuxième trou 22. La demi pastille 48 est disposée derrière le deuxième trou 22 en direction de l’extrémité non débouchante 23 de l’alésage.

A noter que l’élément de positionnement 49 permet d’assurer un positionnement axial de l’élément de répartition 40 par rapport à l’alésage central 20. De préférence, le contact entre l’élément 49 de l’élément 40 et le fond de l’extrémité 23 de l’alésage central 20 de l’arbre 10 permet de s’assurer du positionnement axial, c’est-à-dire selon l’axe A, de l’élément de répartition 40 au sein de l’alésage 20.

Alternativement, selon une variante non illustrée du deuxième mode de réalisation, la paroi de séparation comprend deux bords venant au contact de l’alésage central de l’arbre et assure le positionnement vis-à-vis de l’alésage si bien que l’élément de répartition peut être dépourvu d’élément de positionnement de type pastille cylindrique. Dans ce cas, l’extrémité 23 de l’alésage vient au contact de la paroi de séparation ce qui assure le fond de la première chambre.

Alternativement, selon une variante non illustrée du deuxième mode de réalisation, l’élément de répartition est dépourvu de demi pastille 48. Par exemple, l’élément de répartition ne comprend qu’une plaque de séparation 47 apte à être positionnée centrée sur le plan P et venant au contact de l’extrémité 23 de l’alésage 20.

Par exemple, l’étanchéité pour le flux d’huile C du côté de l’admission 24 entre un carter fixe et le bout d’arbre 20 qui tourne est obtenue via des gorges radiales ménagées sur l’arbre et une surface lisse d’un alésage du carter. Dans ce cas, le fluide, de l’huile de préférence, crée des « joints » de fluide dans les gorges à l’instar de joints toriques. On s’affranchit alors de joints à lèvre qui génèrent des frottements et abaissent le rendement du moteur électrique.

Par exemple l’élément de répartition 30 ; 40 du flux est obtenu en matière plastique, une telle matière résistant par exemple jusqu’à 200 degrés C. Alternativement, l’élément de répartition est obtenu en matière métallique, par exemple par frittage. Comme illustré sur les figures 2 et 5, le flux d’huile C, provenant de préférence d’une pompe, notamment d’une pompe dédiée à la lubrification de la boîte de vitesses le cas échéant, est admis au niveau de l’admission 24, c’est-à-dire à l’extrémité débouchante de l’arbre 10. Pour rappel, de préférence le flux d’huile C provient d’un carter fixe et passe au niveau de l’admission 24 dans l’arbre 20 qui tourne, notamment à haute vitesse. Comme évoqué précédemment, le flux d’huile parcourt d’abord une distance L24 (soit au sein d’une partie tubulaire de l’élément de répartition 30 du premier mode de réalisation, soit directement au sein de l’alésage 20 dans le second mode de réalisation). La distance L24 permet d’atténuer les éventuelles turbulences de l’écoulement de l’huile liées au passage d’une pièce fixe, le carter, à une pièce en rotation, l’arbre 10. Ainsi, à l’issue de cette distance L24, l’huile s’écoule, ou s’écoule sensiblement en écoulement laminaire, tout du moins pue ou pas turbulent. Ainsi, la paroi de séparation 37 ; 47 est placée à ce niveau de sorte à diviser le flux d’huile C en deux flux C1 , C2. Le flux C1 rejoint la première chambre 31 ; 41 et le flux C2 rejoint la deuxième chambre 32 ; 42. En cas de paroi de séparation divisant la section S20 de l’alésage (deuxième mode de réalisation - figure 5) ou la section au niveau de l’épaulement 38 (premier mode de réalisation - figure 2) en deux sections droites S1 , S2 d’aire égales, sensiblement en forme chacune de demi disque, le flux d’huile C est sensiblement divisé en deux de manière égale. Ainsi, une fois que le flux d’huile est continu, en cas d’aire des trous 21 , 22 identiques ou sensiblement identiques, le flux C1 sortant du premier trou 21 et le flux C2 sortant du deuxième trou 22 sont identiques ou sensiblement identiques.

La distance D entre le fond de la première chambre et le premier trou et entre le fond de la deuxième chambre et le deuxième trou permet d’atténuer, voire supprimer, les turbulences dans l’écoulement de l’huile générées par la présence de ces fonds de cavités. Alternativement, un trou peut avoir une section supérieure à la section de l’autre trou, par exemple en cas de besoin de davantage de refroidissement d’un côté du rotor et/ou du stator. Alternativement, ou en complément, si on souhaite augmenter le débit d’huile d’un côté, la section de l’élément de répartition peut permettre de rendre inégales les sections des première et deuxième chambres. Autrement dit, la géométrie de l'élément de répartition peut être adaptée, modifiée, pour calibrer chaque flux C1 , C2, par exemple 70 pourcent au fond (flux C1 ) et 30 pourcent à l'entrée (flux C2), ou inversement. Alternativement, ou en complément, plusieurs premiers trous (radiaux ou non) sont agencés dans la première partie 16 du tronçon 15 depuis l’alésage 20 et/ou plusieurs deuxièmes trous (radiaux ou non) sont agencés dans la deuxième partie 17 du tronçon 15 depuis l’alésage 20. Dans ce cas, pour le premier mode de réalisation, autant d’orifices 34 correspondant sont ménagés dans la deuxième chambre 32 de sorte à se retrouver en vis-à-vis des deuxièmes trous.

Quel que soit le mode de réalisation, un moyen de positionnement angulaire (non illustré) est prévu au sein de l’alésage central et/ou sur l’élément de répartition de sorte à orienter angulairement, autour de l’axe A, l’élément de répartition par rapport à l’alésage. Ainsi, on évite tout décalage angulaire ultérieur entre l’élément de répartition et l’alésage central.

Par exemple, une rainure axiale est ménagée au sein de l’alésage et une saillie, éventuellement de type ergot, s’étend radialement vers l’extérieur depuis l’élément de répartition. Dans le premier mode de réalisation, par exemple l’un des demi cylindres creux 35, 36 comprend la saillie. Dans le deuxième mode de réalisation, par exemple l’élément de positionnement 49 comprend la saillie de positionnement angulaire, et/ou au moins un bord 46 de la paroi de séparation 47 comprend la saillie de positionnement, et/ou la demi pastille circulaire 48 comprend la saillie de positionnement. En effet, il convient d’agencer chaque trou ménagé dans l’arbre avec la chambre correspondante, éventuellement avec un orifice d’une chambre correspondante ménagée dans l’élément de répartition. Alternativement ou en complément, un moyen de maintien en position, par exemple de la soudure et/ou un emmanchement à force et/ou de la colle, est prévu pour maintenir angulairement l’élément de répartition au sein de l’alésage. Ainsi, le moyen de maintien en position peut faire office de moyen de positionnement angulaire ce qui simplifie la fabrication de l’arbre et/ou de l’élément de répartition.

Grâce à la solution, l’huile s’écoule par les trous 21 , 22 et par conséquent est projetée de chaque côté du rotor 3 et du stator 4 par la force centrifuge. La diffusion de cette huile de part et d’autre du rotor, et/ou d’empilements du rotor, et/ou du stator, concourt à refroidir efficacement le moteur électrique 2. Pour rappel, le rotor peut tourner à une vitesse de l’ordre de 16000 tours par minute.

Grâce à la solution, le moteur électrique n’atteint pas la température limite de l’ordre de 140 degrés C. Ainsi, les aimants conservent leurs propriétés magnétiques, ne sont pas altérés, et le moteur fonctionne parfaitement. En outre, on évite que seul un des deux côtés soit correctement refroidi. Comme évoqué précédemment, la solution vise de préférence à créer deux flux égaux de part et d’autre de l’ensemble rotor/stator de sorte à refroidir équitablement les deux côtés. Ainsi, on évite qu’un côté soit moins refroidit et que les aimants agencés à ce niveau créent des dysfonctionnements du moteur électrique.

La solution est compatible pour un moteur électrique intégré au sein d’une boîte de vitesses. En effet, bien que la boîte de vitesses ait une température de l’ordre de 100 degrés C par exemple, le refroidissement via les trous permet de maintenir chaque face latérale du moteur électrique sous la température critique, par exemple de l’ordre de 140 degrés C. En résumé, la solution consiste à placer un élément physique au centre de l’arbre du rotor pour séparer le flux d’huile arrivant dans l’arbre, et sa centrifugation en deux débits distincts. Comme vu précédemment, de préférence, un seul trou, par exemple radial, est ménagé dans l’arbre rotor par lequel une première moitié du débit est orienté vers l’extérieur de l’arbre, et un ou plusieurs trous à l’autre extrémité de l’arbre pour orienter la seconde moitié du débit d’huile de l’autre côté du rotor.

Autrement dit, l’invention porte sur un séparateur du flux d'huile en deux flux pour refroidir un moteur électrique. Bien que l’admission d’huile soit agencée d’un seul côté de l’arbre, le trou de diffusion de l’huile le plus proche de l’admission n’offre pas un débit supérieur par rapport au trou le plus éloigné de l’admission. En outre, la solution permet d’obtenir des débits d’huile traversant les trous indépendants de la vitesse de rotation.

La solution permet donc de refroidir le moteur électrique avec de l'huile injectée au sein de l’alésage 20 de l’arbre 10 du rotor 3. Bien que l’huile soit introduite dans l’admission 24 au niveau de l’alésage 20, c’est-à-dire au centre du rotor, l’huile est projetée par centrifugation vers l'intérieur du stator 4 ce qui permet de prélever des calories aux pièces chaudes, notamment au rotor et au stator. Ainsi, la solution est adaptée pour refroidir le flux de chaleur produit par les pertes symétriques du moteur électrique.

La solution permet de respecter, si souhaité, une répartition du débit d’huile arrivant dans l’alésage en deux débits égaux de sorte à optimiser le refroidissement sur toute la plage de régimes de rotation du moteur.

Eventuellement, la solution permet d’augmenter, si besoin, les diamètres des trous 21 , 22 puisque leur diamètre n’ayant pas, ou peu, d’influence sur la répartition de l’huile. Percer ou usiner des trous de plus gros diamètre est avantageux car cela est davantage aisé et donc moins onéreux ce qui concourt à faire des économies.

Bien que deux modes de réalisation aient été décrits, d’autres formes de l’élément de répartition ou séparateur de flux peuvent convenir pour créer deux chambres distinctes au sein de l’alésage central de sorte à ce que chaque chambre alimente en huile au moins un trou ménagé du côté de l’admission et au moins un autre trou ménagé à l’autre extrémité de l’arbre.

La solution est adaptée pour refroidir tout moteur électrique équipé d’une admission d’huile. La solution convient tout particulièrement au refroidissement d’un moteur électrique agencé, au moins en partie, au sein d’une boite de vitesses, notamment de véhicule. En effet, bien que la boîte de vitesse atteigne une température de l’ordre de 100 degrés C par exemple, le refroidissement résultant de la solution permet de refroidir le moteur électrique dont la rotation peut être très élevée de sorte à éviter que le moteur électrique n’atteigne une température critique de l’ordre de 140 degrés C. Pour rappel, une telle température occasionne des pertes de propriétés magnétiques des aimants ce qui génère des dysfonctionnements du moteur électrique.

La solution offre donc un refroidissement efficace au moteur électrique, compatible avec son implantation au sein d’une boîte de vitesses. En outre, l’élément de répartition est facile à fabriquer et à intégrer au sein de l’arbre dans lequel un alésage a été usiné par exemple. Ainsi, la solution permet d’obtenir un rotor de moteur électrique assurant un refroidissement au niveau de chaque extrémité du rotor, par exemple avec deux flux d’huile équitables voire égaux.

En remarque, la solution atteint donc l’objectif recherché d’obtenir un rotor de moteur électrique comprenant un arbre qui offre un refroidissement du moteur, compatible avec la vitesse élevée du rotor et assurant un refroidissement au niveau de chaque extrémité du rotor bien que l’admission du fluide de refroidissement ne se fasse qu’à une seule extrémité du rotor, et présente l’avantage de pouvoir être adaptée à tous types de moteurs électriques bénéficiant d’une admission de fluide pour sa lubrification et/ou son refroidissement.

Claims

REVENDICATIONS

1 . Élément de répartition (30 ; 40) destiné à être rapporté au sein d’un alésage (20) d’un arbre (10) de sorte à former, éventuellement en coopération avec une surface de l’alésage, dans cet alésage deux circuits de fluide, notamment d’huile, l’élément de répartition (30 ; 40) comprenant :

- un élément de positionnement (39 ; 49) de l’élément de répartition (30 ; 40) dans l’alésage (20), et

- au moins une paroi de séparation (37 ; 47) des deux circuits de fluide.

2. Arbre (10) pour un rotor (3) de moteur électrique (2), notamment de moteur de traction et/ou de propulsion de véhicule automobile (1 ), l’arbre (10) comprenant :

- un alésage central (20) centré sur l’axe (A) de l’arbre (10), l’alésage central (20) étant destiné à recevoir de l’huile au niveau d’une extrémité débouchante (24) de l’alésage central (20),

- un tronçon (15) de l’arbre (10) s’étendant axialement sur une longueur donnée (L15) de l’arbre (10) et étant destiné à s’étendre sensiblement en vis-à-vis d’un stator (4) d’un tel moteur électrique (2), le tronçon (15) comprenant une première partie (16) et une deuxième partie (17) de part et d’autre d’un plan (P) passant par l’axe (A) de l’arbre (10), le tronçon (15) comprenant une première extrémité axiale (11 ) et une deuxième extrémité axiale (12),

- un premier trou (21 ) s’étendant depuis l’alésage central (20) au sein de la première partie (16) du tronçon (15) et à proximité de la première extrémité axiale (11 ) du tronçon (15),

- un deuxième trou (22) s’étendant depuis l’alésage central (20) au sein de la deuxième partie (17) du tronçon (15) et à proximité de la deuxième extrémité axiale (12) du tronçon (15), l’arbre (10) comprenant un élément de répartition (30 ; 40) selon la revendication 1 rapporté au sein de l’alésage central (20) de sorte à alimenter en huile le premier trou (21 ) et le deuxième trou (22).

3. Arbre (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’élément de répartition (30 ; 40) est conformé de sorte à créer, dans l’alésage central, une première chambre (31 ; 41 ) d’alimentation en huile du premier trou (21 ) et une deuxième chambre (32 ; 42) d’alimentation en huile du deuxième trou (22), les première et deuxième chambres étant communicantes avec l’extrémité débouchante (24) de l’alésage central (20).

4. Arbre (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’élément de répartition (30) comprend la deuxième chambre (32) d’alimentation en huile, la deuxième chambre (32) comprenant un orifice d’évacuation (34) agencé en vis-à-vis du deuxième trou (22).

5. Arbre (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la deuxième chambre (32) a une forme de demi cylindre creux (35) s’étendant dans la deuxième partie (17) du tronçon (15), la deuxième chambre (32) ayant un fond (33) en forme de demi disque s’étendant perpendiculairement à l’axe (A) de l’arbre (10).

6. Arbre (10) selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l’élément de répartition (30) comprend une forme de demi cylindre creux (36) s’étendant dans la première partie (16) du tronçon (15).

7. Arbre (10) selon l’une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l’élément de positionnement (39) est au contact de l’alésage central (20), notamment l’élément de positionnement (39) a une forme de cylindre creux de diamètre égal ou sensiblement égal au diamètre de l’alésage central (20) de sorte à être emmanché à force et/ou à se coller au sein de l’alésage central (20).

8. Arbre (10) selon l’une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la paroi de séparation (47) s’étend sensiblement centrée sur le plan (P) et en ce qu’une demi pastille circulaire (48) s’étend radialement depuis la paroi de séparation (47) dans l’alésage central (20), au sein de la deuxième partie (17) du tronçon (15), la demi pastille circulaire (48) étant agencée entre le premier trou (21 ) et le deuxième trou (22) en étant distante du premier trou (21 ) et du deuxième trou (22).

9. Arbre (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’élément de positionnement (49) est une partie cylindrique de diamètre égal ou sensiblement égal au diamètre d’une extrémité non débouchante (23) de l’alésage (20) de sorte à venir s’emmancher à force et/ou à se coller au niveau de l’extrémité non débouchante (23).

10. Arbre (10) selon l’une des revendications 2, ou 4 à 9, en combinaison avec la revendication 3, caractérisé en ce qu’une extrémité axiale de la première chambre (31 ; 41 ) est agencée à une distance définie (D) du premier trou (21 ), notamment à une distance définie (D) de deux fois le diamètre du premier trou (21 ), et en ce qu’une extrémité axiale de la deuxième chambre (32 ; 42) est agencée à une distance définie (D) du deuxième trou (22), notamment à une distance définie (D) de deux fois le diamètre du deuxième trou (22).

11. Moteur électrique (2), notamment moteur de traction et/ou de propulsion pour véhicule, caractérisé en ce que le moteur électrique (2) comprend un arbre (10) de rotor selon l’une des revendications 2 à 10 ou un élément de répartition (30 ; 40) selon la revendication 1 .

12. Véhicule, notamment véhicule automobile (1 ), comprenant une boîte de vitesses (5), caractérisé en ce que le véhicule comprend un moteur électrique (2) selon la revendication précédente agencé au moins partiellement au sein de la boîte de vitesses (5).