FR2868621A1 - Ralentisseur comportant des pieces pour creer des turbulences - Google Patents

Abstract

L'invention concerne essentiellement un ralentisseur (100) électromagnétique comportant des pièces (105-109) disposées à l'intérieur d'une chambre (104) de refroidissement. Ces pièces (105-109) peuvent être rapportées ou intégrées dans une paroi (402) de la chambre (104). Ces pièces (105-109) peuvent être reliées entre elles pour former une structure en réseau. Ces pièces (105-109) augmentent un degré de turbulence d'un liquide de refroidissement et augmentent une surface d'échange entre la chambre (104) et le liquide de refroidissement. Ces pièces (105-109) comportent une extension orientée dans le sens d'un écoulement d'un liquide afin de créer des turbulences qui soient mobiles. Ces pièces peuvent en outre être perforées.

Description

2868621 1

Ralentisseur comportant des pièces pour créer des turbulences Domaine de l'invention La présente invention concerne un ralentisseur électromagnétique comportant des pièces pour créer des turbulences. L'invention est utilisée dans le domaine des véhicules automobiles et en particulier celui des véhicules poids lourds, tels que les bus ou les camions. L'invention a pour but de faciliter une évacuation de chaleur engendrée par des pièces du ralentisseur parcourues par des courants de Foucault. L'invention a ainsi pour but d'augmenter des performances du ralentisseur en facilitant son refroidissement.

Etat de la technique De manière générale, un ralentisseur électromagnétique assiste un freinage d'un véhicule et rend celui-ci plus endurant et sûr. Un ralentisseur électromagnétique comporte au moins un stator et au moins un rotor. Le stator est relié à un carter de boîte de vitesse ou à un carter d'un pont de transmission d'un véhicule. Dans ce cas, on ne coupe pas un arbre de transmission pour monter le ralentisseur. Lorsque l'arbre de transmission n'est pas coupé, on parle de ralentisseur Focal (marque déposée). En variante, on fixe le stator sur le châssis du véhicule et on coupe l'arbre de transmission.

Le rotor est quant à lui relié à une pièce intermédiaire, telle qu'un plateau, accouplé à une bride d'un joint de cardan de l'arbre de transmission. Ce plateau est accouplé à un arbre d'entrée du pont du véhicule ou à un arbre de sortie de la boîte de vitesse ou à un arbre de liaison. Cet arbre de liaison peut être relié à un autre plateau lorsque l'arbre de transmission est coupé. Dans un exemple, le rotor est en deux parties et se situe de part et d'autre d'un stator. Ce rotor tourne autour de l'axe du stator.

Dans un mode de réalisation décrit dans le document FR-A-2577357, le stator du ralentisseur électromagnétique porte une couronne de bobines, et génère un champ magnétique. Plus précisément, chaque bobine est 2868621 2 montée sur un noyau en matière ferromagnétique solidaire du stator. Lorsqu'il porte les bobines, le stator est inducteur. Dans le document FR-A-2577357, le rotor est réalisé dans un matériau ferromagnétique et est induit. Ce rotor est conformé pour présenter des ailettes qui assurent une ventilation du ralentisseur. Dans un autre mode de réalisation décrit dans le document EP-A-0331559, le rotor porte la couronne de bobines et les noyaux. Dans ce mode de réalisation, le rotor est inducteur et le stator est induit. Ce stator porte en outre une chambre à l'intérieur de laquelle circule un liquide pour son refroidissement. Un tel ralentisseur est dit ralentisseur à refroidissement par liquide ou ralentisseur Hydral (marque déposé).

La naissance d'un couple de freinage engendré par un ralentisseur électromagnétique repose sur un principe de courants de Foucault. En effet dans le cas d'un ralentisseur Hydral, le stator induit, à l'intérieur duquel un rotor inducteur tourne, est soumis à un champ électromagnétique. Ce champ est généré par les bobines montées sur le rotor qui fonctionnent de préférence par paire, chaque bobine étant enroulée autour d'un noyau saillant appartenant au rotor. Chacune des paires de bobines forme un champ magnétique qui se ferme d'un noyau de bobine à l'autre en passant dans le stator et dans le rotor. Ainsi, lorsque le rotor rentre en rotation, des courants appelés courants de Foucault naissent à l'intérieur du stator induit. Ces courants engendrent un couple de freinage qui a tendance à s'opposer au mouvement du rotor. Comme le rotor tourne avec un arbre moteur, ce couple de freinage s'oppose aussi au mouvement de l'arbre moteur du véhicule. Ce couple participe donc à un ralentissement ou à un arrêt du véhicule.

Pour un ralentisseur comportant un rotor inducteur, les courants de Foucault sont à l'origine d'un échauffement du stator et du rotor. En effet, les courants qui traversent le stator et les noyaux des bobines réalisés en matériau ferromagnétique ont tendance à chauffer les parois du stator et l'ensemble du rotor. Ce phénomène d'échauffement est appelé effet Joule et est généralement observable lorsqu'un courant électrique traverse un conducteur électrique. La puissance d'un ralentisseur électromagnétique est donc limitée par sa capacité de dégagement de la chaleur du stator et des bobines.

Ainsi, dans un exemple, le stator d'un ralentisseur dissipe une 2868621 3 puissance de 300kW et les bobines d'un ralentisseur dissipent une puissance non négligeable de 8kW. Il est nécessaire d'évacuer une chaleur associée à ces puissances afin d'éviter une chute de performance et prévenir tout dysfonctionnement du ralentisseur.

Différents systèmes sont connus pour évacuer cette chaleur. Tout d'abord, on connaît, par exemple par le document FR A 2 577 357, des dispositifs mettant en oeuvre des éléments tournants qui assurent une mise en mouvement de l'air à l'intérieur du ralentisseur. Par exemple, des ailettes accrochées à un rotor mettent de l'air en mouvement pour que cet air rentre en contact et refroidisse des éléments dissipateurs de chaleur, tels qu'un rotor et plus précisément ses bobines.

On connaît aussi, par exemple par le document EP A 0331 559, des chambres de refroidissement creusées dans des parois d'un stator pour évacuer la chaleur dissipée par ce stator. Ces chambres permettent de faire circuler un liquide de refroidissement dans les parois de ce stator. Un échange de chaleur peut alors se produire entre le liquide froid de la chambre de refroidissement et les parois chaudes du stator. La chaleur des parois du stator peut ainsi être évacuée par l'intermédiaire du liquide de refroidissement.

Néanmoins des températures très élevées à la surface de l'induit peuvent toujours être observables. On observe d'ailleurs d'importants gradients de température entre une paroi du stator en regard d'une bobine et une paroi d'une chambre de refroidissement creusée dans le stator et elle aussi en regard d'une bobine. Ces gradients de température sont dus notamment aux grandes puissances dégagées par les courants de Foucault, et à un phénomène d'épaisseur de peau observable dans une paroi du stator. Ce phénomène de peau est utile pour générer un couple de freinage mais diminue une conductance thermique de la paroi du stator. Par ailleurs, l'acier dans lequel le stator et les autres éléments du rotor sont réalisés est un matériau modérément conducteur de chaleur.

Objet de l'invention L'invention a pour but de régler ce problème de gradient de 2868621 4 température, ce problème de diminution de conductance thermique et ce problème de conductivité modérée de l'acier afin d'optimiser le refroidissement du ralentisseur.

A cet effet, le ralentisseur met en oeuvre des pièces disposées à l'intérieur de chambres de refroidissement situées en regard du rotor et parcourues par un liquide de refroidissement. Ces pièces sont rapportées ou intégrées dans le stator. Ces pièces peuvent être de simples pions ou plots mais elles peuvent aussi être reliées entre elles pour former une structure en réseau. Dans un exemple de réalisation, des plots à géométrie particulière sont reliés entre eux ou regroupés pour former une structure en réseau. Dans un autre exemple de réalisation, la structure en réseau est obtenue à partir de tôle ondulée et usinée.

Ces pièces, avantageusement profilées, ont pour effet d'augmenter un degré de turbulence d'un liquide de refroidissement et d'augmenter une surface d'échange entre la chambre et le liquide de refroidissement. En effet, ces pièces prolongent une surface interne du stator et assurent une désorganisation d'un flux du liquide de refroidissement. Dans un exemple, des plots créent des turbulences afin qu'un échange de chaleur se produise, non seulement par conduction entre les couches, mais aussi par transfert de matière entre différentes couches du liquide. En variante, les pièces possèdent une conductivité importante et elles permettent des échanges optimisés de chaleur entre les parois du plot et le liquide de refroidissement.

Par ailleurs, ces pièces augmentent une turbulence dans un liquide, sans pour autant augmenter une perte de charge liée à un écoulement d'un liquide. Ainsi, pour éviter une perte de charge du liquide de refroidissement, ces pièces présentent une faible résistance hydrodynamique. Lorsqu'une pièce comporte une résistance hydrodynamique faible, la turbulence rentre en mouvement et peut s'évacuer, évitant ainsi une circulation fermée du fluide correspondant à une zone morte. Dans une réalisation particulière, des plots sont effilés et possèdent une direction orientée dans le sens d'écoulement du liquide. Dans une autre réalisation, des structures en réseau possèdent une extension orientée dans une direction d'écoulement du liquide. Le liquide peut alors contourner les éléments et évacuer la chaleur qu'il transporte par l'intermédiaire de turbulences mobiles.

Les pièces peuvent avoir des formes variées à l'intérieur d'une 2868621 5 chambre de refroidissement. En effet, des plots peuvent avoir une forme rectangulaire, triangulaire, elliptique ou autre. Ces plots peuvent en outre comporter une base cylindrique autour de laquelle est réalisé un filetage. Une structure en réseau peut aussi avoir des formes variées. Ainsi, une surface d'une structure, et en particulier un profil de cette surface, peut avoir une forme en dents de scie ou en sinusoïde. Un pas d'un réseau peut être variable d'une structure à l'autre.

Les pièces peuvent être rapportées et fixées dans une paroi ou plusieurs parois du stator. Ainsi, ces pièces peuvent être soudées ou emmanchées à l'intérieur de la chambre de refroidissement. Ces pièces peuvent être disposées sur une paroi interne d'un couvercle qui ferme une paroi de la chambre de refroidissement creusée partiellement lorsque cette dernière est réalisée en deux parties. Dans un exemple de réalisation, des plots comportent une tige filetée et sont vissés dans une paroi du stator taraudée. Dans un autre exemple de réalisation, une structure en réseau est compressée entre une paroi interne et un couvercle du stator. En variante, la structure en réseau est soudée sur un couvercle et compressée dans une paroi. Dans une autre variante, la structure en réseau est compressée sur un couvercle et soudée sur une paroi.

Les pièces peuvent aussi être intégrées dans une paroi du stator ou dans un couvercle lors de leur fabrication. La paroi et ou le couvercle peuvent alors être moulés pour présenter des reliefs particuliers assurant une mise en mouvement d'un liquide. Dans ce cas, une structure en réseau ou des plots sont fondus dans la matière.

En outre, les pièces, notamment les plots, peuvent être pleines ou creuses et comporter une structure perforée. Ainsi, des creux peuvent faciliter un écoulement d'une turbulence et faciliter ainsi un refroidissement du liquide. Les pièces peuvent aussi comporter des protubérances destinées à modifier une trajectoire d'un liquide de refroidissement.

Les pièces sont réalisées favorablement dans un matériau conducteur thermique tel que le cuivre ou certains types de graphite. Réalisées dans un matériau conducteur, ces pièces ne perturbent pas les courants électriques de Foucault.

Les pièces présentent de nombreuses variantes dans leur 35 configuration à l'intérieur de la chambre de refroidissement. Ainsi, dans une 2868621 6 réalisation particulière, des plots sont disposés en rangées régulières, chaque élément ou plot se trouvant face à face d'une rangée à l'autre. Dans une autre réalisation, les plots sont décalés les uns par rapport aux autres d'une rangée à l'autre. Dans un exemple, ces plots sont disposés en quinconce.

Une structure en réseau peut quant à elle être découpée en plusieurs structures élémentaires apposées les unes aux autres. Dans un exemple de réalisation, afin de décrire un contour d'une chambre de refroidissement annulaire, une structure en réseau est fractionnée en morceaux. Ces morceaux sont soudés entre eux en différents endroits. De préférence, on utilise des pièces préfabriquées qui sont taillées dans une forme donnée convenant à une application donnée.

Une forme donnée d'une pièce préfabriquée permet d'engendrer une turbulence particulière d'un liquide qui est adaptée à un refroidissement désiré d'un ralentisseur. Ce refroidissement pourrait être établi à partir de températures indiquées dans un cahier des charges et correspondant à des températures extrêmes à ne pas dépasser sous peine d'un dysfonctionnement de certains éléments du ralentisseur.

Des pièces qui assurent un contact ou une liaison entre deux parois d'une chambre de refroidissement engendrent un phénomène de conduction entre ces deux parois. Cette conduction assure un transfert de chaleur d'une paroi à l'autre par l'intermédiaire de la pièce, tel qu'un plot ou un réseau, assurant la liaison. Cette conduction a pour effet d'uniformiser encore davantage une température à l'intérieur d'un ralentisseur.

Par ailleurs, des réseaux rigidifient une structure d'un stator et donc d'un ralentisseur. En effet, ces réseaux travaillent en compression lorsque des efforts importants sont appliqués sur des parois du stator. Ces réseaux aident ainsi le stator à soutenir ces efforts. Ces réseaux peuvent de surcroît comporter une structure perforée qui joue un rôle de concentrateur de tension.

Les pièces possèdent de manière générale une partie qui se trouve dans l'eau ou dans l'air. Toutefois, dans de rares applications, les pièces peuvent se trouver entièrement à l'extérieur d'une poche d'eau et jouer un rôle de conducteur de chaleur entre des pièces chauffantes du ralentisseur.

L'utilisation des pièces peut être combinée avec celle de caloducs.

2868621 7 La présente invention concerne donc un ralentisseur électromagnétique comportant: - au moins un rotor portant des bobines, et - au moins un stator portant au moins une chambre de refroidissement 5 à l'intérieur de laquelle circule un liquide de refroidissement, caractérisé en ce qu'il comporte des pièces rapportées implantées dans une ou plusieurs parois du stator, ces pièces rapportées comportant une partie saillante débouchant dans la chambre pour créer des turbulences dans le liquide de refroidissement.

Brève description des dessins

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à la vue des figures qui l'accompagnent. Ces figures sont données à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Ces figures montrent: - Figure 1: une représentation partielle d'un rotor et d'un stator coupé selon l'invention. Ce stator comporte des plots et des structures en réseau disposées sur des parois de chambres de refroidissement orientées axialement; - Figure 2: une vue agrandie en perspective de la paroi interne d'une chambre de refroidissement comportant des plots insérés dans une de ses parois; - Figure 3a: une représentation schématique partielle d'un rotor et d'un stator en coupe selon l'invention. La chambre de refroidissement du stator est orientée transversalement par rapport à un arbre d'un rotor; - Figure 3b: une représentation schématique dans l'espace d'une vue de côté d'une chambre de refroidissement comportant des plots implantés dans ses parois; - Figures 4a à 4d: des structures en réseau rapportées ou intégrées à la chambre de refroidissement constituée de deux parties dont un couvercle; - Figures 5a à 5d: des structures en réseau comportant des pas différents; - Figures 6a à 6h: des structures en réseau comportant des nappes avec des profils différents et des structures en réseau obtenues à partir d'une 35 combinaison de structures en réseau; 2868621 8 - Figure 7: un exemple de réalisation d'une structure en réseau comportant une nappe avec un profil en dents de scie; - Figure 8: un ralentisseur selon l'invention fixé sur un arbre de sortie de boite de vitesse comportant des chambres annulaires à l'intérieur 5 desquelles des plots ou des structures en réseau sont disposés pour créer des turbulences.

Description d'exemples de réalisation de l'invention Les éléments communs d'une figure à l'autre conservent les mêmes références.

La figure 1 montre, en demie-vue, un ralentisseur 100 du type Hydral selon l'invention comportant un rotor inducteur 101 de forme annulaire solidaire d'un arbre 110 et un stator induit 103 également de forme annulaire.

Le rotor 101 tourne à l'intérieur du stator 103 et porte les bobines 102. Le stator 103 en matériau ferromagnétique, par exemple en acier, porte des chambres annulaires 104 de refroidissement qui sont d'orientation axiale par rapport à l'axe de l'arbre 110 et qui se situent de part et d'autre du rotor 101 et assurent un refroidissement du stator du ralentisseur. Un fluide de refroidissement circule à l'intérieur des chambres 104 de refroidissement. Des plots 105-107 et des structures en réseau 108 et 109 sont disposés à l'intérieur des chambres 104 de refroidissement.

Plus précisément, le rotor 101 est accroché par l'intermédiaire d'un flasque d'orientation transversale (non référencé) à l'arbre 110.

Le flasque est avantageusement en matériau non magnétique. Les bobines 102 du rotor sont accrochées à un support (non référencé) qui s'étend en saillie axiale par rapport au flasque du rotor 101.

Le support consiste en une couronne de noyaux en matériau ferromagnétique de forme oblongue ainsi que les bobines montées sur ces noyaux dotés de rainures pour le montage des bobines. Les noyaux, équipés de leur bobine, pénètrent entre les chambres 104. Le champ généré par les bobines 102 est d'orientation radiale.

Par simplicité on n'a pas représenté l'alternateur destiné à alimenter électriquement les bobines 102. Cet alternateur comporte un stator inducteur 35 porté par le stator 103 et un rotor induit porté par le rotor 101 comme décrit 2868621 9 dans le document EP A 0331 559 précité. En pratique le flasque du rotor porte une virole d'orientation axiale (non représentée) du côté opposé aux bobines 102. Cette virole porte le rotor ainsi que le pont redresseur de liaison des sorties des phases du rotor de l'alternateur aux bobines 102. Le stator de l'alternateur entoure le rotor de l'alternateur en étant porté par un prolongement tubulaire (non représenté) du stator 103.

Les chambres 104 de refroidissement sont orientées de manière axiale par rapport à l'axe de l'arbre 110. Ces chambres 104 sont creusées dans des parois concentriques externe et interne du stator 103 et reliées entre elles par l'intermédiaire d'un fond 111. Ce fond 111, ici d'orientation transversale, peut porter lui aussi une chambre de refroidissement.

Les pièces 105-109 sont, suivant une caractéristique de l'invention, des pièces rapportées implantées dans une ou plusieurs parois de la chambre 104. Ces pièces 105-109 comportent une partie saillante débouchant dans la chambre 104 de refroidissement. Par pièces rapportées, on entend des pièces qui sont indépendantes des parois de la chambre 104: en sorte qu'il n'existe aucune continuité cristallographique entre ces pièces 105- 109 et les parois de la chambre 104.

Ces pièces 105-109 ont pour objet, suivant une autre caractéristique de l'invention, de créer des turbulences dans un liquide de refroidissement en limitant des pertes de charge de ce liquide de refroidissement en déplacement.

Ainsi, les pièces 105-109 comportent une direction orientée dans le sens d'un écoulement du liquide pour ne pas nuire à un écoulement d'une turbulence engendrée par l'obstacle que présentent ces pièces 105-109 pour le fluide. Le liquide se déplace dans une direction perpendiculaire au plan de représentation de la figure. Les pièces 105-109 augmentent par ailleurs la surface d'échange des parois du stator 103 avec le fluide de refroidissement. Les pièces 105-107 peuvent être indépendantes les unes des autres ou reliées entre elles. Les pièces 105-107 peuvent être de plots ou des structures en réseau.

Les pions ou plots 105-107 peuvent avoir des formes variées. Ainsi, le plot 105 est de forme rectangulaire mais il pourrait avoir comme la structure 109 une forme triangulaire. En variante, les plots 105-107 comportent une forme circulaire, carrée, triangulaire ou elliptique. Ces plots 105-107 peuvent 2868621 10 aussi avoir des extensions et des tailles différentes d'un plot à l'autre. Ainsi les plots 107 s'étendent d'une paroi à l'autre d'une chambre 104, tandis que les plots 105 et 106 sont portés par l'une des parois d'une chambre 104 et sont de faible hauteur.

Les pièces 105-109 peuvent aussi être organisées en structure 109 ou 108 en réseau. Ces structures 108 et 109 en réseau sont ainsi constituées par des plots apposés les uns aux autres et éventuellement reliés entre eux. Dans un exemple de réalisation, la structure 109 est obtenue en soudant une multitude de plots en forme de U les uns avec les autres. Ces plots s'étendent ici entre les deux parois d'une chambre.

La structure 108 peut quant à elle être obtenue à partir de plots en forme de V. En variante, les structures 108 ou 109 en réseau sont réalisées à partir d'un morceau de tôle usiné de manière particulière. La structure en réseau est alors préfabriquée et comporte une surface extérieure ou nappe en dents de scie ou en U. La nappe peut aussi comporter un profil en sinusoïde. Il est même envisageable de réaliser une structure en réseau qui comporte une nappe dont le profil combine une allure en sinusoïde et en dents de scie.

Les plots 105-107 peuvent être accrochés indifféremment à une ou plusieurs parois de la chambre 104, par des méthodes variées de fixation. Ainsi les plots 105 sont indifféremment soudés à une paroi inférieure ou à une paroi supérieure de la chambre 104. Les plots 105 ou 106 peuvent être emmanchés de force dans des parois du stator 103. Les plots 106 peuvent aussi être vissés dans les parois de la chambre 104. En effet, le plot 106 comporte une base 120 dans laquelle un filetage est réalisé. Cette base rentre alors en coopération avec des parties des parois de la chambre 104 qui sont taraudées.

Avantageusement, les plots 105-107 sont fixés dans la paroi la plus chaude de la chambre 104, c'est à dire celle qui se trouve en regard des bobines du rotor. En effet, comme des courants de Foucault naissent à l'intérieur de cette paroi, cette paroi nécessite un refroidissement efficace. Cette paroi est d'ailleurs légèrement plus épaisse que la paroi du stator qui lui est opposée et qui est éloignée de ce rotor. Dans des réalisations particulières, des plots peuvent même comporter une partie qui traverse le stator 103 et qui débouche à l'extérieur de ce stator 103.

Les structures en réseau 108 et 109 peuvent être accrochées aux parois de la chambre 104 de refroidissement de différentes manières. La structure en réseau 108 est ainsi soudée ou collée dans une seule paroi de la chambre 104. En variante, la structure 109 en réseau est soudée ou compressée dans deux parois de la chambre 104 en regard l'une de l'autre.

Par ailleurs, les structures 108 et 109 en réseau peuvent avoir des dimensions H1 et H2 transversales à l'axe de l'arbre 110 différentes. Dans un exemple de réalisation, la structure en réseau 109 est plus haute que le réseau 108. Ces différentes dimensions H1 et H2 peuvent permettre d'ajuster un niveau de turbulence à l'intérieur du liquide de refroidissement.

En rentrant en contact avec deux parois de la chambre 104 en regard l'une de l'autre, le plot 107 et la structure 109 assurent une liaison thermique entre ces deux parois. Un phénomène de conduction naît alors entre la paroi de la chambre 104 proche du rotor et la paroi de la chambre 104 éloignée du rotor 101. En effet, une chaleur est alors transportée de la paroi proche vers la paroi éloignée par l'intermédiaire d'un plot 107 rectangulaire et du réseau 109. Ce plot 107 et ce réseau 109 participe ainsi à une uniformisation de la température du stator 103.

Bien entendu, on peut disposer à l'intérieur d'une chambre 104 de refroidissement un seul type de pièce, tel qu'un modèle de plot donné ou un modèle de structure en réseau donné. Toutefois, comme sur la figure, on peut aussi disposer une combinaison de plots 105-107 et de structures en réseau 108 et 109 à l'intérieur de ces chambres 104.

Les chambres 104 de refroidissement peuvent être creusées entièrement dans une paroi du stator 103. En variante, ces chambres 104 sont indépendantes des parois du stator 103. Ainsi, dans une réalisation, ces chambres 104 sont créées par tubulure. Dans cette réalisation, un ou plusieurs tubes de forme particulière et indépendants du stator 103 sont accrochés à une paroi du stator 103. Ces chambres 104 de refroidissement peuvent aussi être réalisées en deux parties et comporter un couvercle rapporté qui les ferme.

En variante, le ralentisseur comporte plusieurs stators 103, plusieurs rotors 101 et plusieurs chambres 104 de refroidissement.

La figure 2 montre une vue agrandie de la paroi interne d'une 35 chambre 104 de refroidissement comportant des plots 201-203 à l'intérieur 2868621 12 de laquelle circule un liquide 210 de refroidissement. Ce liquide est avantageusement, comme décrit dans le document EP A 0331 559, le liquide circulant dans un circuit de refroidissement d'un moteur du véhicule qui est à base d'eau et d'anti-gel. Une paroi externe de la chambre de refroidissement peut aussi comporter des plots de forme identique aux plots 201-203.

La figure 2 met en évidence une différence entre un écoulement du liquide 210 rencontrant un plot 201 ou 202 orienté dans un sens de cet écoulement, et un écoulement du liquide 210 rencontrant une pièce 203 orientée transversalement à cet écoulement.

En effet, le plot 203 représenté en trait discontinu comporte sa majeure partie ou sa longueur caractéristique orientée de manière transversale par rapport à un écoulement du liquide 210. Avec une telle orientation, le plot 203 comporte une forte résistance de forme et ne contribue pas activement au refroidissement du ralentisseur. Le plot 203 crée une zone 204 de turbulence qui est plaquée contre un côté de ce plot et qui ne peut pas rentrer en mouvement. Ainsi, la zone 204 est une zone de turbulence morte qui ne permet pas d'évacuer de la chaleur.

En revanche, les plots 201 et 202 selon l'invention représentés en traits continus comportent un profil hydrodynamique pour que le liquide 210 puisse facilement les contourner de part et d'autre. Les plots 201 ont une forme circulaire et les plots 202 ont une forme effilée en ailette. Plus précisément, les plots 202 comporte globalement une forme ovale avec une extrémité se terminant en pointe. Les plots 202 peuvent aussi comporter une tige cylindrique filetée pour les fixer dans une paroi du stator 103.

Contrairement au plot 203, les plots 202 comportent une faible résistance hydrodynamique et se situent dans le sens d'écoulement du liquide 210. La faible résistance hydrodynamique implique une circulation régulière du liquide 210 et des turbulences qui sont advectées ou rejetées en aval à l'intérieur de la chambre 104. Les plots 201 et 202 créent alors des turbulences mobiles qui suivent un écoulement du liquide 210. Ces turbulences mobiles sont utiles et participent activement à un refroidissement du ralentisseur.

Par ailleurs, le liquide 210 de refroidissement contourne les plots 201 et 202 en rentrant en contact avec des parois de ces plots 201 et 202 qui 35 prolongent les parois du stator 103. Les plots 201 et 202 permettent ainsi2868621 13 d'augmenter des surfaces d'échange thermique entre les parois du stator 103 et le liquide 210 de refroidissement parcourant cette chambre 104.

Les plots 202-203 peuvent avoir des orientations multiples et peuvent être groupés en réseau. Un réseau 205 montrent d'ailleurs plusieurs plots 205 accolés dont les tailles varient dans une direction perpendiculaire à un écoulement du fluide. Ce réseau 205 peut réduire des pertes de charge de manière très significative, notamment lorsque le fluide change de direction d'écoulement. Dans une réalisation particulière, une chambre de refroidissement comporte une forme arrondie et une dimension caractéristique des plots composant le réseau 205 augmente dans une direction d'éloignement du centre d'un des cercles composant la forme arrondie. En variante, la taille des plots du réseau 205 est identique d'un plot à l'autre.

En variante, les plots 201 et 202 sont remplacés par une structure en réseau comportant une nappe dont le profil est en dents de scie. Une extension de cette structure en réseau est orientée dans le sens d'écoulement du liquide 210, suivant la flèche A. La figure 3 montre un ralentisseur 300 de forme annulaire qui est une variante du ralentisseur 100 selon l'invention, représenté en éclaté et en partie, sa deuxième moitié n'étant pas représentée sur le dessin comme à la figure 1. Dans cette variante, une chambre 104 de refroidissement comporte une grande extension et une petite extension. Cette grande extension est orientée de manière radiale par rapport à l'arbre 110 du ralentisseur 300.

Dans cette variante, les bobines 102 du rotor sont orientées de manière axiale et le champ généré par ces bobines 102 se propage essentiellement de manière axiale par rapport à l'axe de l'arbre 110. Ce ralentisseur 300 correspond en fait à une rotation de quatre-vingt-dix degrés des chambres 104 et du rotor 101 du ralentisseur 300.

Dans cette variante, les pièces 105-109 sont toujours disposées à 30 l'intérieur des chambres 104 de refroidissement pour créer notamment un effet de turbulence à l'intérieur du liquide de refroidissement.

Le plot 107 et la structure 109 lient encore deux parois du stator 103 en regard l'une de l'autre entre elles, de manière à créer un effet de conduction. Cet effet de conduction conjugué à l'effet de turbulence permet de diminuer une température de la paroi du stator 103 soumise aux courants 2868621 14 de Foucault et en regard des bobines 101. De surcroît, le plot 107 et la structure 109 rigidifient mécaniquement la chambre 104.

Les plots 105-107 permettent ainsi d'évacuer vers la chambre 104 de refroidissement une chaleur importante à la surface du stator 103 en regard des bobines 102. Les éléments 105-109 permettent d'uniformiser une température à l'intérieur du stator 103.

Comme sur la figure 1, pour effectuer un refroidissement efficace de la paroi du stator 103 en regard du rotor, les plots 105-107 sont implantés à la surface d'une paroi du stator 103. Généralement, ces plots 105-107 se prolongent dans cette chambre 104, dans un sens d'un écoulement du liquide.

La figure 3b montre une vue de côté de la chambre 104 à laquelle on a enlevé un couvercle. Des plots ou des structures en réseau 301-305 sont implantés dans une paroi de la chambre 104 de refroidissement. De préférence, ces plots et ces structures en réseau 301-305 sont implantés à l'intérieur de la paroi interne de la chambre de refroidissement qui se trouve en regard des bobines 102, de manière à ce qu'un maximum des pertes de chaleur engendrées par les courants de Foucault soit dissipé.

Ces structures en réseaux 301-305 comportent une forme annulaire et décrivent totalement ou en partie le contour de la paroi de la chambre 104. De fait, le réseau 301 en anneau décrit tout le contour de la chambre 104 tandis que les structures 302-305 en réseau sont tronquées et ne décrivent que partiellement le contour de cette chambre 104. Les structures en réseaux 301-305 comportent un décalage radial les une par rapport aux autres, de manière à uniformiser les températures observables à l'intérieur de la chambre 104.

Les figures 4a à 4d montrent des exemples de chambres 104 de refroidissement comportant un couvercle 403 rapporté comme à la figure 3 du document EP 0331 559 précité. Ce couvercle 403 est soudé contre une paroi du stator 402 pour fermer la chambre 104 de refroidissement. Des structures 401, 404, 405 et 406 en réseau sont intégrées ou insérées à l'intérieur de cette chambre 104.

La figure 4a montre la structure 401 en réseau qui est insérée à 35 l'intérieur de la chambre 104 de refroidissement. La structure 401 comporte 2868621 15 une nappe dont un profil est en forme de serpentin. La structure 401 est fixée à une des parois extérieures du stator 402. En effet, la structure 401 est fixée par soudage ou compression uniquement au couvercle 403 de la chambre 104 ou à la paroi du stator 402.

La structure 401 peut être aussi fixée à deux parois intérieures de la chambre 104. Dans une première variante, cette structure 401 est soudée sur le couvercle et compressée sur la paroi 402 du stator. Dans une deuxième variante, la structure 401 est soudée sur la paroi 402 du stator et compressée sur le couvercle 403.

On peut aussi insérer en force la structure 401 à l'intérieur de la chambre 104 sans la fixer. En effet, si la structure 401 comporte des dimensions globalement identiques à celles de la chambre 104 de refroidissement, la structure 401 peut être maintenue dans une direction donnée en étant plaquée contre les parois de la chambre 104. On économise ainsi une opération fastidieuse de fixation.

La figure 4b montre la structure 404 qui comporte une nappe dont un profil est en créneau. Cette structure 404 est moulée et intégrée avec le couvercle 403. Cette structure comporte une nappe dont le profil comporte une allure d'un signal périodique carré. Sur cette figure, la structure 404 ne relie pas la paroi 402 et le couvercle 403 et n'assure pas de liaison thermique entre ces deux éléments. En variante, des plots de forme rectangulaire sont moulés dans le couvercle.

La figure 4c montre un couvercle 403 qui est moulé, de préférence au moment de sa fabrication, de manière à présenter une structure 405 en réseau. Toutefois ici, la structure 405 assure une liaison physique et donc thermique entre le couvercle 403 et la paroi 402. En outre, cette structure 405 en réseau peut jouer un rôle de paroi séparatrice en partageant la chambre 104 de refroidissement en plusieurs chambres indépendantes de différentes dimensions. Une étanchéité entre deux chambres est obtenue en soudant des extrémités de la structure 405 dans la paroi 402 ou en introduisant ces extrémités dans des rainures réalisées dans la paroi 402.

La figure 4d montre une variante de la réalisation de la figure 4c dans laquelle la structure en réseau 406 est intégrée dans la paroi 402 du stator. Des extrémités de cette structure en réseau sont vissées ou emmanchées en force dans le stator 402. Des autres extrémités de cette structure sont 2868621 16 soudées dans le couvercle 403 ou introduites dans des rainures réalisées dans ce couvercle 403.

Les figures 5a et 5b montrent des structures en réseau dans lesquelles une distance entre deux plots ou pas varie d'une configuration de plots à une autre. Sur la figure 5a, le pas Pl de la structure en réseau constituée des plots 501 représentés en traits pleins est plus grand que le pas P2 de la structure en réseau constituée des plots 501 représentés en traits pleins et des plots 502 représentés en traits discontinus. Ces plots 501 sont implantés dans une paroi d'un élément 500 par l'intermédiaire d'une base vissée par exemple à l'intérieur de cet élément. L'élément 500 peut être une paroi d'un stator ou un couvercle d'une chambre de refroidissement. Ces plots 501 et 502 comportent une forme triangulaire. Par ailleurs, ces plots 501 et 502 qui font partie d'une même structure en réseau comportent des tailles différentes. En variante, la taille des plots est identique.

La figure 5b montre une variante de la réalisation de la figure 5a dans laquelle les plots 501 et 502 comportent une forme rectangulaire. Ainsi, au lieu d'une forme en dents de scie, ces plots 501 et 502 donnent à une nappe de la structure en réseau un profil en créneaux. Les plot 501 et 502 peuvent être vissés ou emmanchés en force à l'intérieur de l'élément 500.En augmentant ou en diminuant un pas Pl ou P2 entre des plots 501 et 502, on peut modifier un effet de refroidissement à l'intérieur de chambres de refroidissement. Plus le pas Pl ou P2 entre deux plots est petit, plus la surface de l'élément 500 est augmentée. En augmentant la surface de cet élément 500, on augmente la surface d'échange entre le liquide et l'élément 500. Le refroidissement est alors optimal. En outre, les plots 501 et 502 d'un réseau dont le pas est faible sont nombreux et engendrent des turbulences importantes à l'intérieur du liquide de refroidissement. En revanche, lorsque le pas Pl ou P2 est grand, les turbulences engendrées par le réseau sont faibles et les surfaces d'échange ne sont que peu augmentées.

Les plots 501 et 502 peuvent être disposés en rangées placées côte à côte à l'intérieur d'une chambre de refroidissement. Lorsqu'un pas entre deux plots est constant on parle de rangée régulière. En variante, la rangée n'est pas régulière et le pas est variable. Dans un exemple, ce pas Pl ou P2 augmente même linéairement par rapport à une distance d'éloignement d'une extrémité d'une paroi d'une chambre.

2868621 17 Dans une rangée, de préférence régulière, les plots peuvent être placés face à face d'une rangée à l'autre. En variante, ces plots sont décalés d'une rangée à l'autre. Dans un exemple de réalisation, ces plots 501 ou 502 possèdent une configuration en quinconce.

Les plots 501 et 502 sont réalisés dans un métal conducteur tel que du cuivre ou du nickel afin de ne pas perturber les courants de Foucault circulant à l'intérieur d'un stator. Les plots 501 et 502 peuvent être creux ou pleins, suivant une conduction désirée et suivant une méthode de fixation de ces plots sur un stator choisie.

Les figures 6a à 6h montrent des exemples de structures en réseau réalisées à partir de tôles rapportées et embouties ou perforées.

La figure 6a montre une structure 600 en réseau comportant une enveloppe extérieure 601. La structure 600 en réseau comporte une nappe 602 dont le profil est globalement en forme de serpentin ou de sinusoïde.

Cette nappe 602 s'étend sur toute une longueur de l'enveloppe 601.

La figure 6b montre une structure 603 en réseau comportant un profil en forme de peigne. La structure 603 est composée de rangées de barres 604, parallèles les unes par rapport aux autres et orientées dans un sens de l'écoulement du liquide de refroidissement. Ces barres 604 comportent une base 605 commune. Les barres 604 comportent des protubérances 606. Ces protubérances peuvent être perforées favorablement dans le sens d'écoulement du fluide afin de faciliter une création de turbulences mobiles à l'intérieur du liquide de refroidissement. Un pas entre deux barres 604 peut être variable.

La figure 6c montre une structure 607 en accordéon comportant des reliefs ou des protubérances 606 entre deux vagues de la structure 607, afin d'augmenter un effet de turbulences à l'intérieur du liquide de refroidissement. Dans une réalisation particulière, ces protubérances 606 sont perforées dans un sens d'écoulement du fluide.

La figure 6d montre une structure en réseau 620 comportant une nappe dont le profil comporte une forme globalement en dents de scie ou triangulaire. Chaque rangée triangulaire de la structure comporte des trous 621. En variante, ces rangées comportent des protubérances pleines ou perforées.

La figure 6e montre une structure 630 en réseau réalisée à partir de 2868621 18 protubérances 631 qui s'emboîtent en partie et en décalé les unes dans les autres. Ces protubérances 631 comportent des formes courbes et arrondies ayant pour fin de faciliter un déplacement des turbulences du liquide de refroidissement. Dans une réalisation particulière, ces protubérances 631 peuvent être perforées. La forme générale de la structure 630 peut dans un exemple être dérivée de formes comportant une géométrie fractale.

La figure 6f montre une structure 640 en réseau proche de la structure 630 en réseau. Des protubérances 641 ont ici une forme rectangulaire.

La figure 6g montre une combinaison de structures en réseau. En effet, la figure 6g montre une structure 650 en réseau obtenue à partir d'une combinaison de deux structures 651 et 652 en réseau en peigne placées l'une sur l'autre. La structure 651 et 1 ou la structure 652 peuvent comporter deux de leur côtés en contact avec le fluide.

La figure 6h montre une structure 660 en réseau obtenue à partir de créneaux légèrement arrondis sur leurs bords. Dans certaines variantes de réalisation, ces créneaux autorisent un passage du liquide de refroidissement à la faveur d'une ouverture qui les traversent.

De manière générale, les structures en réseau comportent leurs rangées orientées dans un sens d'écoulement du fluide afin de rendre mobiles des turbulences. Par ailleurs, les structures en réseaux, qu'elles soient rapportées ou moulées dans une partie de la chambre de refroidissement, renforcent mécaniquement une structure mécanique de cette chambre. Ce renfort mécanique est très important lorsque les structures s'étendent d'une paroi du stator à une autre. Lorsqu'il comporte une structure en réseau, le stator est moins flexible. Cette diminution de la flexibilité du stator permet de conserver un entrefer constant entre un rotor et ce stator.

La figure 7 montre un exemple de réalisation d'une structure perforée en réseau à partir d'une feuille 700 de tôle. Cette structure en réseau 30 comporte une nappe en forme de dents de scie.

Dans une première phase A, on réalise des ouvertures 702 dans une feuille 700 de tôle. Ces ouvertures 702 sont réalisées de manière à ce qu'une lamelle 701 relie deux côtés de l'ouverture et comporte une forme sinueuse. Cette lamelle 701 est orientée de manière transversale à un écoulement E d'un liquide. Les ouvertures forment des rangées régulières et 2868621 19 sont réalisées dans une seule et même opération d'emboutissage. En variante, ces ouvertures sont réalisées et disposées de manière aléatoire dans la tôle.

Dans une deuxième phase B, on plie en accordéon la feuille 700 dans laquelle les ouvertures 702 ont été réalisées. Ce pliage peut être réalisé à l'aide d'un outil comportant une forme complémentaire de la forme finale et contre lequel la feuille 700 de tôle est pressée. La structure en réseau finale comporte une longueur et une largeur. Cette longueur se trouve dans le sens de l'écoulement E du liquide de refroidissement.

La figure 8 montre une réalisation du ralentisseur 100 selon l'invention monté sur un arbre de sortie d'un dispositif de transmission de mouvement tel qu'une boite 800 de vitesse. Plus précisément, le ralentisseur 100 est connecté à un arbre de sortie secondaire de la boîte 800 de vitesse, en lieu et place d'un ralentisseur d'origine de type hydrodynamique. Cet arbre secondaire est accouplé à un arbre 803 du ralentisseur par l'intermédiaire d'un dispositif multiplicateur de vitesse non référencé. Dans une réalisation particulière, ce dispositif multiplicateur est un train d'engrenages fixé de préférence à l'intérieur du support 811 du ralentisseur. En variante, le ralentisseur 100 est monté en entrée d'un pont arrière.

Le ralentisseur 100 comporte un rotor 801 situé à l'intérieur d'un stator 804. Ce rotor 801 porte des bobines 802 orientées de manière radiale par rapport à un axe de l'arbre 803 du rotor 801. Le champ généré par ces bobines 802 est donc lui aussi majoritairement orienté de manière radiale. Le stator 804 porte des chambres 810 annulaires qui décrivent tout un contour de ce stator 801.

A l'intérieur de ces chambres 810 sont disposés des plots 805. Ces plots 805 comporte des formes différentes, triangulaires ou rectangulaires. Ces plots 805 peuvent être accrochés ou intégrés à l'intérieur des parois d'une des chambres 810 de refroidissement et donc du stator 804. Ces plots 805 peuvent, le cas échéant, être accrochés à la paroi située en regard des bobines du stator. Les plots 805 peuvent pénétrer dans la paroi du stator en regard des bobines, afin d'extraire les calories associées à la chaleur emmagasinée par cette paroi et faciliter ainsi son refroidissement. Ces plots 805 peuvent aussi être intégrés ou vissés à l'intérieur d'une paroi latérale de la chambre 810 de refroidissement.

2868621 20 Les plots 805 peuvent aussi relier deux parois du stator 804 afin de renforcer la structure mécanique du ralentisseur. Des plots 805 implantés côte à côte dans une paroi peuvent aussi assurer un rôle de séparation entre deux chambres 810 de refroidissement.

Dans un exemple de réalisation, une structure en réseau rapportée comportant une nappe dont le profil est en dents de scie est découpée en morceaux en forme de trapèze accolés ou soudés les uns aux autres. Plus précisément, les côtés du trapèze qui ne sont pas parallèles sont soudés les uns aux autres. En soudant ces morceaux qui constituent des structures en réseau élémentaires, on peut réaliser une structure en réseau globale qui comporte une forme adaptée à une chambre de refroidissement donnée. En l'occurrence, on peut, décrire le contour d'une chambre 810 annulaire de refroidissement.

Un circuit d'eau permettant d'alimenter les chambres 810 de refroidissement peut être intégré à l'intérieur du stator 804 du ralentisseur. Dans un exemple de réalisation, ce circuit d'eau est moulé dans le stator 804 au moment de sa fabrication. En variante, ce circuit d'eau est une pièce rapportée qui est soudée sur une paroi extérieure du stator 804.

Bien entendu, l'utilisation des plots et des structures en réseau peut être combinée avec celle de caloducs implantés dans des parois d'un stator. Les caloducs sont des éléments conducteurs creux à l'intérieur desquels un liquide se vaporise d'un coté en prélevant de la chaleur à un environnement extérieur pour ensuite restituer la chaleur emmagasinée d'un autre côté en se condensant.

2868621 21

Claims (14)

REVENDICATIONS

1 - Ralentisseur (100) électromagnétique comportant: - au moins un rotor (101) portant des bobines (102), et - au moins un stator (103) portant au moins une chambre (104) de refroidissement à l'intérieur de laquelle circule un liquide (210) de refroidissement, caractérisé en ce qu'il comporte des pièces (105-109) rapportées implantées dans une ou plusieurs parois de la chambre (104), ces pièces 10 rapportées comportant une partie saillante débouchant dans la chambre (104) pour créer des turbulences dans le liquide (210) de refroidissement.

2 - Ralentisseur selon la revendication 1 caractérisé en ce que ces pièces (105-109) conduisent à une faible résistance pour le déplacement des turbulences et comportent une extension orientée dans la direction 15 d'écoulement du liquide.

3 - Ralentisseur selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que les pièces (105-109) sont indépendantes entre elles.

4 - Ralentisseur selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que les pièces (105-109) sont liées entre elles dans une structure en réseau.

5 - Ralentisseur selon la revendication 4 caractérisé en ce que la structure (620) en réseau comporte une nappe dont le profil est en dents de scie.

6 - Ralentisseur selon la revendication 4 caractérisé en ce que la structure (630) en réseau comporte une nappe dont le profil est en forme de 25 sinusoïde.

7 - Ralentisseur selon la revendication 4 caractérisé en ce que la structure (630) en réseau comporte une nappe dont le profil est rectangulaire.

8 - Ralentisseur selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce 30 que les pièces (105-109) sont disposées en rangées régulières à l'intérieur de la chambre (104) de refroidissement.

9 - Ralentisseur selon la revendication 8 caractérisé en ce que les pièces (105-109) sont décalées d'une rangée à l'autre.

- Ralentisseur selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en 35 ce que les pièces (105-109) sont pleines.

2868621 22 11 - Ralentisseur selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que les pièces (105-109) sont perforées.

12 - Ralentisseur selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisé en ce qu'un pas (P1, P2) entre les pièces est variable.

13 - Ralentisseur selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que un pas entre les pièces est constant.

14 - Ralentisseur selon l'une des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que les pièces comportent des tailles différentes.

- Ralentisseur selon l'une des revendications 1 à 14 caractérisé en que les pièces sont fixées au stator du ralentisseur.

16 - Ralentisseur selon l'une des revendications 1 à 14 caractérisé en que les pièces sont fixées à un couvercle (403) de la chambre de refroidissement.

17 - Ralentisseur selon l'une des revendications 1 à 16 caractérisé en ce que l'utilisation des pièces est combinée avec une utilisation de caloducs.