FR3033098A1 - ROTATING ELECTRIC MACHINE WITH OPTIMIZED COOLING - Google Patents
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Abstract
L'invention porte principalement sur une machine électrique tournante (10) comportant: - un stator (11) muni d'un corps (23) et d'un bobinage (24), ledit bobinage (24) ayant des chignons (25) s'étendant en saillie par rapport audit corps (23) dudit stator (11), - un rotor (12) entouré par ledit stator (11), - un circuit de refroidissement (28) apte à acheminer un liquide de refroidissement vers au moins une face d'extrémité axiale (36) dudit rotor (12), caractérisée en ce que ledit rotor (12) comporte, sur ladite face d'extrémité axiale (36) sur laquelle arrive le liquide de refroidissement, au moins un organe de projection (41) de liquide de refroidissement issu dudit circuit de refroidissement, (28) ledit organe de projection (41) étant agencé pour projeter, notamment par centrifugation, ledit liquide de refroidissement vers lesdits chignons (25) dudit bobinage (24) lorsque ledit rotor (12) est en rotation.The invention relates mainly to a rotary electric machine (10) comprising: - a stator (11) provided with a body (23) and a coil (24), said winding (24) having buns (25) projecting from said body (23) of said stator (11), - a rotor (12) surrounded by said stator (11), - a cooling circuit (28) adapted to convey a cooling liquid to at least one axial end face (36) of said rotor (12), characterized in that said rotor (12) comprises, on said axial end face (36) on which the cooling liquid arrives, at least one projection member ( 41) of cooling liquid from said cooling circuit, (28) said projection member (41) being arranged to project, in particular by centrifugation, said cooling liquid to said buns (25) of said winding (24) when said rotor ( 12) is rotating.
Description
1 MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE A REFROIDISSEMENT OPTIMISE La présente invention porte sur une machine électrique tournante à refroidissement optimisé, ainsi que sur un rotor et une chaîne de traction de véhicule automobile correspondants. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les machines électriques réversibles de forte puissance pouvant fonctionner en mode alternateur et en mode moteur. De façon connue en soi, les machines électriques tournantes comportent un stator et un rotor solidaire d'un arbre. Le rotor pourra être solidaire d'un arbre menant et/ou mené et pourra appartenir à une machine électrique tournante sous la forme d'un alternateur, d'un moteur électrique, ou d'une machine réversible pouvant fonctionner dans les deux modes. Le stator est monté dans un carter configuré pour porter à rotation l'arbre par exemple par l'intermédiaire de roulements. Le rotor comporte un corps formé par un empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté, tel que des rivets traversant axialement le corps du rotor de part en part. Le rotor comporte des pôles formés par exemple par des aimants permanents logés dans des cavités ménagées dans la masse magnétique du rotor, comme cela est décrit par exemple dans le document EP0803962. Alternativement, dans une architecture dite à pôles "saillants", les pôles sont formés par des bobines enroulées autour de bras du rotor. Par ailleurs, le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles minces formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue d'encoches ouvertes vers l'intérieur pour recevoir des enroulements de phase. Ces enroulements traversent les encoches du corps du stator et forment des chignons faisant saillie de part et d'autre du corps du stator. Les enroulements de phase sont obtenus par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliées entre elles par soudage. Ces enroulements sont des enroulements polyphasés connectés en étoile ou en triangle dont les sorties sont reliées à un pont redresseur et onduleur de tension.The present invention relates to an optimized cooling electric rotating machine, as well as to a corresponding motor vehicle rotor and traction chain. The invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application with high power reversible electrical machines that can operate in alternator mode and in motor mode. In known manner, the rotating electrical machines comprise a stator and a rotor secured to a shaft. The rotor may be integral with a driving shaft and / or driven and may belong to a rotating electrical machine in the form of an alternator, an electric motor, or a reversible machine that can operate in both modes. The stator is mounted in a housing configured to rotate the shaft for example by means of bearings. The rotor comprises a body formed by a stack of sheets of sheets held in package form by means of a suitable fastening system, such as rivets axially passing through the rotor body from one side to the other. The rotor comprises poles formed for example by permanent magnets housed in cavities formed in the magnetic mass of the rotor, as described for example in document EP0803962. Alternatively, in a so-called "salient" poles architecture, the poles are formed by coils wound around rotor arms. Furthermore, the stator comprises a body consisting of a stack of thin sheets forming a ring, whose inner face is provided with notches open inwardly to receive phase windings. These windings pass through the notches of the stator body and form buns protruding from both sides of the stator body. The phase windings are obtained for example from a continuous wire covered with enamel or from conductive elements in the form of pins connected together by welding. These windings are polyphase windings connected in star or delta whose outputs are connected to a bridge rectifier and voltage inverter.
3033098 2 Dans certains types de chaînes de traction de véhicule automobile, une machine électrique tournante réversible de forte puissance est accouplée à la boîte de vitesses du véhicule. La machine électrique est alors apte à fonctionner dans un mode alternateur pour fournir notamment de l'énergie à 5 la batterie et au réseau de bord du véhicule, et dans un mode moteur, non seulement pour assurer le démarrage du moteur thermique, mais également pour participer à la traction du véhicule seule ou en combinaison avec le moteur thermique. Compte tenu de sa puissance importante comprise entre 10kW et 50kW, la machine électrique a tendance à s'échauffer en cours de 10 fonctionnement. L'invention vise à optimiser le refroidissement de ce type de machine, en particulier au niveau du bobinage du stator dans lequel circule des courants de forte intensité. A cet effet, l'invention propose une machine électrique tournante comportant: - un stator muni d'un corps et d'un bobinage, ledit bobinage ayant des 15 chignons s'étendant en saillie par rapport audit corps dudit stator, - un rotor entouré par ledit stator, - un circuit de refroidissement apte à acheminer un liquide de refroidissement vers au moins une face d'extrémité axiale dudit rotor, caractérisée en ce que ledit rotor comporte, sur ladite face d'extrémité axiale 20 sur laquelle arrive le liquide de refroidissement, au moins un organe de projection de liquide de refroidissement issu dudit circuit de refroidissement, ledit organe de projection étant agencé pour projeter, notamment par centrifugation, ledit liquide de refroidissement vers lesdits chignons dudit bobinage lorsque ledit rotor est en rotation.In certain types of powertrain of a motor vehicle, a reversible electric machine of high power is coupled to the vehicle gearbox. The electric machine is then able to operate in an alternator mode to supply, in particular, power to the battery and to the on-board vehicle network, and in a motor mode, not only to start the engine, but also to participate in pulling the vehicle alone or in combination with the engine. Given its large power between 10kW and 50kW, the electric machine tends to heat up during operation. The aim of the invention is to optimize the cooling of this type of machine, in particular at the level of the stator winding in which currents of high intensity circulate. For this purpose, the invention proposes a rotating electrical machine comprising: a stator provided with a body and a winding, said winding having sprockets protruding from said body of said stator; a rotor surrounded by by said stator, - a cooling circuit capable of conveying a cooling liquid to at least one axial end face of said rotor, characterized in that said rotor comprises, on said axial end face 20 on which the cooling liquid arrives, cooling, at least one cooling liquid projection member from said cooling circuit, said projection member being arranged to project, in particular by centrifugation, said cooling liquid to said buns of said winding when said rotor is rotating.
25 L'invention permet ainsi de s'assurer que les chignons du stator sont convenablement arrosés par le liquide de refroidissement arrivant sur la face d'extrémité du rotor. On améliore ainsi le refroidissement de la machine électrique, ce qui autorise à augmenter sa puissance et son couple massique.The invention thus makes it possible to ensure that the stator bunches are properly watered by the cooling liquid arriving on the end face of the rotor. This improves the cooling of the electric machine, which allows to increase its power and its mass torque.
30 Selon une réalisation, ledit organe de projection est configuré pour présenter une répartition de masse compensant un balourd dudit rotor. Selon une réalisation, ledit organe de projection est agencé pour retenir axialement des aimants dudit rotor.According to one embodiment, said projection member is configured to have a mass distribution compensating for an unbalance of said rotor. According to one embodiment, said projection member is arranged to axially retain magnets of said rotor.
3033098 3 Selon une réalisation, ledit organe de projection comporte une plaque, notamment de forme annulaire, destinée à venir en contact contre ladite face d'extrémité axiale dudit rotor. Selon une réalisation, ledit organe de projection comporte des pales.According to one embodiment, said projection member comprises a plate, in particular of annular shape, intended to come into contact with said axial end face of said rotor. According to one embodiment, said projection member comprises blades.
5 Selon une réalisation, lesdites pales sont raccordées à ladite plaque. Selon une réalisation, ladite plaque et lesdites pales forment une seule et même pièce. Selon une réalisation, lesdites pales sont réparties angulairement de manière régulière suivant une circonférence dudit organe de projection.In one embodiment, said blades are connected to said plate. In one embodiment, said plate and said blades form a single piece. According to one embodiment, said blades are angularly distributed regularly along a circumference of said projection member.
10 Selon une réalisation, au moins une pale, notamment chaque pale, présente une rampe d'attaque pour le liquide de refroidissement. Selon une réalisation, les rampes d'attaque d'au moins deux pales présentent des hauteurs différentes de manière à projeter du liquide de refroidissement à des hauteurs différentes desdits chignons dudit bobinage.According to one embodiment, at least one blade, in particular each blade, has a driving ramp for the cooling liquid. In one embodiment, the attack ramps of at least two blades have different heights so as to project coolant at different heights of said buns of said winding.
15 Cela permet d'homogénéiser le refroidissement du stator de la machine électrique et en outre de compenser le balourd dudit rotor. Selon une réalisation, chaque rampe d'attaque comporte deux facettes planes inclinées l'une par rapport à l'autre en formant un angle aigu. Selon une réalisation, une intersection des deux facettes planes 20 correspondant à une arête s'étend sensiblement suivant une direction radiale par rapport à un axe dudit organe de projection. Selon une réalisation, un sommet de certaines pales est sensiblement plan. Selon une réalisation, au moins deux sommets présentent des hauteurs différentes du fait du retrait de matière pour compenser le balourd dudit rotor.This makes it possible to homogenise the cooling of the stator of the electric machine and also to compensate for the unbalance of said rotor. In one embodiment, each attack ramp has two plane facets inclined relative to each other at an acute angle. According to one embodiment, an intersection of the two plane facets 20 corresponding to an edge extends substantially in a radial direction relative to an axis of said projection member. In one embodiment, a vertex of some blades is substantially planar. In one embodiment, at least two vertices have different heights due to the removal of material to compensate for the unbalance of said rotor.
25 Selon une réalisation, ledit circuit de refroidissement est agencé pour permettre l'écoulement du liquide de refroidissement entre un carter de ladite machine et ledit stator, dans la direction d'un axe de rotation de ladite machine.According to one embodiment, said cooling circuit is arranged to allow the flow of coolant between a housing of said machine and said stator, in the direction of an axis of rotation of said machine.
3033098 4 Selon une réalisation, le circuit de refroidissement est agencé pour permettre l'écoulement du liquide de refroidissement dans un alésage axial réalisé dans l'arbre du rotor et dans des conduits issus dudit alésage et débouchant vers les deux faces d'extrémité axiale du rotor.According to one embodiment, the cooling circuit is arranged to allow the flow of the cooling liquid in an axial bore formed in the rotor shaft and in ducts coming from said bore and opening towards the two axial end faces of the rotor. rotor.
5 Une telle configuration permet ainsi d'acheminer le liquide de refroidissement vers les deux faces d'extrémité axiale du rotor. Selon une réalisation, le circuit de refroidissement est agencé pour permettre l'écoulement du liquide de refroidissement en vis à vis d'au moins une des deux faces d'extrémité axiale du rotor.Such a configuration thus makes it possible to route the coolant towards the two axial end faces of the rotor. According to one embodiment, the cooling circuit is arranged to allow the flow of the cooling liquid with respect to at least one of the two axial end faces of the rotor.
10 Une telle configuration permet ainsi d'acheminer le liquide de refroidissement en vis à vis d'au moins une des deux faces d'extrémité axiale du rotor. Le circuit de refroidissement peut comporter une ouverture ménagée dans un carter de la machine, l'ouverture étant agencée pour que le liquide débouche en vis-à-vis de la face d'extrémité axiale du rotor.Such a configuration thus makes it possible to route the coolant towards at least one of the two axial end faces of the rotor. The cooling circuit may include an opening in a casing of the machine, the opening being arranged so that the liquid opens out opposite the axial end face of the rotor.
15 L'ouverture peut être ménagée en vis-à-vis de la face d'extrémité axiale du rotor. Selon une réalisation, chaque pale présente deux facettes latérales sensiblement planes qui sont inclinées l'une par rapport à l'autre. Selon une réalisation, chaque pale présente un plan de symétrie passant par 20 un axe dudit organe de projection de liquide de refroidissement. Selon une réalisation, chaque pale présente une forme courbée. Selon une réalisation, chaque pale se situe à distance d'un pourtour externe de ladite plaque. Selon une réalisation, chaque pale se situe à distance d'un 25 pourtour interne de ladite plaque. Selon une réalisation, ladite plaque comporte, du côté de sa face opposée à celle portant lesdites pales, des creusures destinées à recevoir des têtes de rivets utilisés pour un assemblage dudit rotor.The opening may be arranged opposite the axial end face of the rotor. According to one embodiment, each blade has two substantially plane lateral facets which are inclined with respect to each other. In one embodiment, each blade has a plane of symmetry passing through an axis of said coolant projection member. In one embodiment, each blade has a curved shape. According to one embodiment, each blade is located at a distance from an outer periphery of said plate. In one embodiment, each blade is located at a distance from an inner periphery of said plate. According to one embodiment, said plate comprises, on the side of its face opposite to that carrying said blades, recesses for receiving rivet heads used for an assembly of said rotor.
3033098 5 Selon une réalisation, un ratio entre le nombre de pales et un diamètre externe dudit rotor exprimé en centimètres est compris entre 0.9 et 1.4. Selon une réalisation, ledit organe de projection est rendu solidaire dudit rotor à l'aide de moyens de fixation.According to one embodiment, a ratio between the number of blades and an outer diameter of said rotor expressed in centimeters is between 0.9 and 1.4. According to one embodiment, said projection member is secured to said rotor by means of fixing means.
5 Selon une réalisation, lesdits moyens de fixation sont constitués par des vis. Selon une réalisation, ledit organe de projection est réalisé par moulage, notamment dans un matériau métallique amagnétique. Selon une réalisation, ladite machine électrique comporte deux organes de projection plaqués chacun contre une face d'extrémité dudit rotor, lesdits 10 deux organes de projection comportant notamment un nombre identique de pales. L'invention a également pour objet un ensemble pour chaîne de traction de véhicule automobile comportant une boîte de vitesses et une machine électrique tournante telle que précédemment définie accouplée 15 avec ladite boîte de vitesses. L'invention concerne en outre un rotor de machine électrique tournante, caractérisé en ce que ledit rotor comporte, sur au moins une face d'extrémité axiale, au moins un organe de projection de liquide de refroidissement issu d'un circuit de refroidissement, ledit organe de projection étant agencé pour 20 projeter, notamment par centrifugation, ledit liquide de refroidissement lorsque ledit rotor est en rotation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention.According to one embodiment, said fixing means consist of screws. According to one embodiment, said projection member is made by molding, especially in a non-magnetic metallic material. According to one embodiment, said electric machine comprises two projection members each pressed against an end face of said rotor, said two projection members including in particular an identical number of blades. The invention also relates to a set for a motor vehicle traction chain comprising a gearbox and a rotating electrical machine as previously defined coupled with said gearbox. The invention further relates to a rotating electric machine rotor, characterized in that said rotor comprises, on at least one axial end face, at least one cooling liquid projection member from a cooling circuit, said a projection member being arranged to project, in particular by centrifugation, said cooling liquid when said rotor is rotating. The invention will be better understood on reading the description which follows and on examining the figures which accompany it. These figures are given for illustrative but not limiting of the invention.
25 La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une machine électrique tournante selon la présente invention; La figure 2 est une vue en perspective d'une machine électrique tournante selon la présente invention; 3033098 6 La figure 3 est une vue en perspective illustrant un premier mode de réalisation d'un organe de projection de liquide de refroidissement selon la présente invention; La figure 4 est une vue en perspective illustrant un deuxième mode de 5 réalisation d'un organe de projection de liquide de refroidissement selon la présente invention; La figure 5 est une vue en coupe faisant apparaitre la distribution de liquide de refroidissement obtenue avec l'utilisation de l'organe de projection de liquide de refroidissement de la figure 4; 10 La figure 6 est une vue en perspective d'une machine électrique tournante selon la présente invention illustrant un troisième mode de réalisation de l'organe de projection de liquide de refroidissement. Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a rotating electrical machine according to the present invention; Figure 2 is a perspective view of a rotating electrical machine according to the present invention; Fig. 3 is a perspective view illustrating a first embodiment of a coolant spraying member according to the present invention; Fig. 4 is a perspective view illustrating a second embodiment of a coolant spraying member according to the present invention; Figure 5 is a sectional view showing the distribution of coolant obtained with the use of the coolant spraying member of Figure 4; Fig. 6 is a perspective view of a rotating electrical machine according to the present invention illustrating a third embodiment of the coolant spraying member. Identical, similar or similar elements retain the same reference from one figure to another.
15 La figure 1 montre une machine électrique tournante 10 comportant un stator 11 polyphasé entourant un rotor 12 d'axe X monté sur un arbre 13. Le stator 11 est porté par un carter 14 configuré pour porter à rotation l'arbre 13 via des roulements à billes. Le stator 11 de la machine 10 entoure le rotor 12 avec présence d'un entrefer entre la périphérie interne du stator 11 et la 20 périphérie externe du rotor 12. Cette machine électrique 10 pourra être accouplée à une boîte de vitesses 16 appartenant à une chaîne de traction de véhicule automobile. La machine 10 est alors apte à fonctionner dans un mode alternateur pour fournir notamment de l'énergie à la batterie et au réseau de bord du véhicule, et 25 dans un mode moteur, non seulement pour assurer le démarrage du moteur thermique du véhicule, mais également pour participer à la traction du véhicule seule ou en combinaison avec le moteur thermique. Plus précisément, le rotor 12 comporte un corps 19 sous la forme d'un paquet de tôles pour diminution des courants de Foucault. Des aimants 30 permanents 20 sont implantés dans des ouvertures du corps 19. Les aimants 20 pourront être en terre rare ou en ferrite selon les applications et la 3033098 7 puissance recherchée de la machine 10. Alternativement, les pôles du rotor 12 pourront être formés par des bobines. Par ailleurs, le stator 11 comporte un corps 23 en forme de paquet de tôles doté d'encoches, par exemple du type semi-fermées, équipées d'isolant 5 d'encoches pour le montage du bobinage 24 du stator 11. Le bobinage 24 comporte un ensemble d'enroulements de phase traversant les encoches du corps 23 du stator 11 et formant des chignons 25 s'étendant en saillie de part et d'autre du corps 23 du stator 11. Les enroulements de phase sont obtenus ici à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliées entre elles par 10 exemple par soudage. Ces enroulements sont par exemple des enroulements triphasés connectés en étoile ou en triangle. Les sorties des enroulements de phase sont reliées à un pont redresseur et onduleur comportant des éléments redresseurs tels que des diodes ou des transistors du type MOSFET, notamment lorsqu'il s'agit d'une machine réversible.FIG. 1 shows a rotating electrical machine 10 comprising a polyphase stator 11 surrounding an X-axis rotor 12 mounted on a shaft 13. The stator 11 is carried by a housing 14 configured to rotate the shaft 13 via bearings ball. The stator 11 of the machine 10 surrounds the rotor 12 with the presence of an air gap between the inner periphery of the stator 11 and the outer periphery of the rotor 12. This electrical machine 10 can be coupled to a gearbox 16 belonging to a chain of traction of a motor vehicle. The machine 10 is then able to operate in an alternator mode to supply, in particular, energy to the battery and to the on-board vehicle network, and in a motor mode, not only to start the engine of the vehicle, but to also to participate in the traction of the vehicle alone or in combination with the engine. More specifically, the rotor 12 comprises a body 19 in the form of a packet of plates for reducing the eddy currents. Permanent magnets 20 are implanted in openings of the body 19. The magnets 20 may be rare earth or ferrite depending on the applications and the desired power of the machine 10. Alternatively, the poles of the rotor 12 may be formed by coils. Furthermore, the stator 11 comprises a body 23 in the form of a pack of sheets provided with notches, for example of the semi-closed type, equipped with slot insulator 5 for mounting the winding 24 of the stator 11. The coil 24 comprises a set of phase windings passing through the notches of the body 23 of the stator 11 and forming buns 25 projecting on either side of the body 23 of the stator 11. The phase windings are obtained here from Conductive elements in the form of pins connected together, for example by welding. These windings are, for example, three-phase windings connected in a star or in a triangle. The outputs of the phase windings are connected to a rectifier and inverter bridge comprising rectifying elements such as diodes or MOSFET type transistors, especially when it is a reversible machine.
15 La machine électrique 10 est refroidie au moyen d'un circuit de refroidissement 28 agencé pour permettre notamment l'écoulement d'un liquide de refroidissement, en l'occurrence de l'huile, entre le carter 14 et le corps 23 du stator 11, dans la direction de l'axe X. A cet effet, le circuit de refroidissement 28 comporte une pompe 29 permettant d'acheminer l'huile, 20 dans une chambre de distribution 30 ménagée dans le carter 14, laquelle permet de faire circuler l'huile à l'intérieur de rainures 31 s'étendant axialement le long du stator 11 et répartis angulairement de manière régulière sur la circonférence du stator 11. L'huile circule également dans un alésage axial 32 réalisé dans l'arbre 13 du 25 rotor 12 et dans des conduits 33 issus dudit alésage 32 ayant une orientation radiale et débouchant vers les deux faces d'extrémité axiale 36 du rotor 12. Une telle configuration permet ainsi d'acheminer le liquide de refroidissement vers les deux faces d'extrémité axiale 36 du rotor 12. Le circuit de refroidissement 28 fonctionne en boucle fermée, de telle façon que l'huile est 30 prélevée par la pompe 29 dans un réservoir 39 et est récupérée après circulation dans la machine 10 dans ce réservoir 39. En variante, le liquide de refroidissement pourra prendre la forme d'une émulsion d'huile et d'eau, ou d'un mélange d'antigel et d'eau.The electrical machine 10 is cooled by means of a cooling circuit 28 arranged to allow in particular the flow of a cooling liquid, in this case oil, between the casing 14 and the body 23 of the stator 11. , in the direction of the axis X. For this purpose, the cooling circuit 28 comprises a pump 29 for conveying the oil, 20 in a distribution chamber 30 formed in the housing 14, which allows to circulate the oil within grooves 31 extending axially along the stator 11 and angularly distributed uniformly over the circumference of the stator 11. The oil also flows in an axial bore 32 formed in the shaft 13 of the rotor 12 and in conduits 33 coming from said bore 32 having a radial orientation and opening towards the two axial end faces 36 of the rotor 12. Such a configuration thus makes it possible to convey the cooling liquid to the two end faces axial axis 36 of the rotor 12. The cooling circuit 28 operates in closed loop, so that the oil is taken by the pump 29 in a reservoir 39 and is recovered after circulation in the machine 10 in the reservoir 39. the coolant may take the form of an emulsion of oil and water, or a mixture of antifreeze and water.
3033098 8 En outre, comme cela est bien visible sur les figures 2 et 3, le rotor 12 comporte deux organes de projection 41 de liquide de refroidissement plaqués chacun contre une face d'extrémité axiale 36 du rotor 12. Chaque organe de projection 41 est agencé pour projeter le liquide de 5 refroidissement arrivant sur la face d'extrémité 36 correspondante vers les chignons 25 du bobinage 24 lorsque le rotor 12 est en rotation. Autrement dit, chaque organe de projection 41 permet de projeter l'huile sur les chignons 25 par centrifugation. Avantageusement, chaque organe de projection 41 est configuré pour 10 présenter une répartition de masse compensant un balourd du rotor 12. Chaque organe de projection 41 est également agencé pour retenir axialement les aimants 20 insérés dans les ouvertures du rotor 12. A cet effet, chaque organe de projection 41 d'axe Y comporte une plaque 42, ici de forme annulaire d'orientation radiale, qui est destinée à venir en 15 contact contre une face d'extrémité 36 du rotor 12. Chaque organe de projection 41 comporte également des pales 43 raccordées à la plaque 42. La plaque 42 et les pales 43 forment en l'occurrence une seule et même pièce. Cette pièce, qui pourra être obtenue par moulage, est réalisée de préférence dans un matériau métallique amagnétique, tel que de l'aluminium.Furthermore, as is clearly visible in FIGS. 2 and 3, the rotor 12 comprises two cooling liquid projection members 41 each pressed against an axial end face 36 of the rotor 12. Each projection member 41 is arranged to project the cooling liquid arriving on the corresponding end face 36 towards the buns 25 of the winding 24 when the rotor 12 is rotating. In other words, each projection member 41 can project the oil on the buns 25 by centrifugation. Advantageously, each projection member 41 is configured to have a mass distribution compensating an unbalance of the rotor 12. Each projection member 41 is also arranged to axially retain the magnets 20 inserted in the openings of the rotor 12. For this purpose, each Y-axis projection member 41 comprises a plate 42, here of radially oriented annular shape, which is intended to come into contact with an end face 36 of rotor 12. Each projection member 41 also comprises blades The plate 42 and the blades 43 form in this case one and the same piece. This part, which may be obtained by molding, is preferably made of a non-magnetic metal material, such as aluminum.
20 En variante, la plaque 42 pourra toutefois présenter une autre forme telle qu'une forme rectangulaire ou carrée, tandis que les pales 43 pourront être rapportées et fixées sur la plaque 42 par soudage, vissage, ou toute autre technique adaptée. Les pales 43 sont réparties angulairement de manière régulière suivant une 25 circonférence de l'organe de projection 41. Deux pales 43 adjacentes sont séparées entre elles par un espace 53. En l'occurrence, chaque pale 43 se situe à distance d'un pourtour externe de la plaque 42 et d'un pourtour interne de la plaque 42. Chaque pale 43 présente un plan de symétrie P1 passant par l'axe Y de l'organe de projection 41 30 de liquide de refroidissement. Plus précisément, chaque pale 43 comporte une rampe d'attaque 44 pour le liquide de refroidissement s'étendant depuis la face supérieure de la plaque 42 vers un sommet 45 sensiblement plan. Chaque rampe d'attaque 44 3033098 9 comporte deux facettes planes 46 inclinées l'une par rapport à l'autre en formant un angle aigu. Une intersection des deux facettes 46 correspondant à une arête s'étend sensiblement suivant une direction D1 radiale par rapport à un axe Y de l'organe de projection 41. Il est à noter qu'au moins deux 5 sommets 45 présentent des hauteurs différentes mesurées suivant l'axe Y. Cela est dû au retrait de matière réalisé pour compenser le balourd du rotor 12. En outre, chaque pale 43 présente également deux facettes latérales 49 sensiblement planes qui sont inclinées l'une par rapport à l'autre. Les deux 10 facettes latérales 49 sont en outre inclinées par rapport au plan P2 dans lequel s'étend la plaque 42. Chaque organe de projection 41 de liquide de refroidissement est rendu solidaire du rotor 12 à l'aide de moyens de fixation 51. Ces moyens de fixation 51 sont constitués en l'occurrence par des vis destinées à traverser 15 des ouvertures 52 de la plaque 42 réalisées dans des espaces 53 s'étendant entre deux pales 43 adjacentes, de manière à s'engager dans des trous taraudés réalisés dans le corps 19 du rotor 12. Dans le mode de réalisation de la figure 4, l'organe de projection 41 comporte en outre au moins une surépaisseur 56 munie d'une rampe 57 20 ayant une hauteur inférieure à la hauteur des rampes d'attaque 44 des pales 43. Ces surépaisseurs 56 sont positionnées dans un espace 53 entre deux pales 43 adjacentes. Dans un exemple de réalisation, on prévoit, dans les espaces 53 entre deux pales 43, une alternance entre les ouvertures 52 et les surépaisseurs 56 munies de leur rampe 57.Alternatively, the plate 42 may however have another shape such as a rectangular or square shape, while the blades 43 may be reported and fixed on the plate 42 by welding, screwing, or any other suitable technique. The blades 43 are distributed angularly in a regular manner along a circumference of the projection member 41. Two adjacent blades 43 are separated from each other by a space 53. In this case, each blade 43 is located at a distance from a periphery. external to the plate 42 and an inner periphery of the plate 42. Each blade 43 has a plane of symmetry P1 passing through the axis Y of the projection member 41 30 coolant. More specifically, each blade 43 has a leading ramp 44 for the coolant extending from the upper face of the plate 42 to a substantially plane top 45. Each ramp 3033098 9 comprises two plane facets 46 inclined relative to each other at an acute angle. An intersection of the two facets 46 corresponding to an edge extends substantially in a direction D1 radial with respect to a Y axis of the projection member 41. It should be noted that at least two vertices 45 have different heights measured. along the axis Y. This is due to the removal of material made to compensate for the unbalance of the rotor 12. In addition, each blade 43 also has two substantially plane lateral facets 49 which are inclined with respect to each other. The two lateral facets 49 are further inclined relative to the plane P2 in which the plate 42 extends. Each cooling liquid projection member 41 is secured to the rotor 12 by means of fastening means 51. fastening means 51 consist in this case of screws for passing through openings 52 of the plate 42 made in spaces 53 extending between two adjacent blades 43, so as to engage in threaded holes made in the body 19 of the rotor 12. In the embodiment of Figure 4, the projection member 41 further comprises at least one extra thickness 56 provided with a ramp 57 20 having a height less than the height of the attack ramps 44 of the blades 43. These extra thicknesses 56 are positioned in a space 53 between two adjacent blades 43. In an exemplary embodiment, provision is made, in the spaces 53 between two blades 43, alternating between the openings 52 and the extra thicknesses 56 provided with their ramp 57.
25 Comme cela est visible sur la figure 5, une telle configuration permet d'homogénéiser le refroidissement du stator 11 de la machine électrique 10. En effet, en passant par les espaces 53 entre deux pales 43 adjacentes dépourvus de surépaisseur, le liquide de refroidissement pourra atteindre la base des chignons 25 (cf. flèche F1). En passant par les rampes 57 30 ménagées dans les surépaisseurs 56, le liquide de refroidissement pourra atteindre la partie intermédiaire des chignons 25 (cf. flèche F2). En passant par les rampes d'attaque 44 des pales 43, le liquide de refroidissement pourra atteindre la partie externe des chignons 25 (cf. flèche F3).As can be seen in FIG. 5, such a configuration makes it possible to homogenise the cooling of the stator 11 of the electric machine 10. Indeed, by passing through the spaces 53 between two adjacent blades 43 that are not excessively thick, the coolant can reach the base of the buns 25 (see arrow F1). By passing through the ramps 57 30 formed in the excess thicknesses 56, the coolant can reach the intermediate portion of the buns 25 (see arrow F2). By passing through the attack ramps 44 of the blades 43, the coolant can reach the outer part of the buns 25 (see arrow F3).
3033098 10 Les deux organes de projection 41 comportent de préférence un nombre identique de pales 43. Les dimensions des deux organes de projection 41 sont sensiblement identiques. Toutefois, le diamètre interne de la plaque 42 pourra légèrement varier d'un organe de projection 41 à l'autre afin de 5 pouvoir s'adapter à des variations locales du diamètre externe de l'arbre 13 du rotor 12. Dans un exemple de réalisation, le nombre de pales 43 est compris entre 10 et 16 pour un diamètre extérieur rotor 12 compris entre 10.5 cm et 12 cm. On retient ainsi de préférence un ratio entre le nombre de pales 43 et un 10 diamètre externe du rotor 12 (exprimé en centimètres) compris entre 0.9 et 1.4. Dans tous les cas, la plaque 42 de l'organe de projection 41 pourra comporter, du côté de sa face opposée à celle portant les pales 43, des creusures 70 (cf. figure 5) destinées à recevoir des têtes de rivets utilisés 15 pour l'assemblage du paquet de tôles du rotor 12. En variante, comme cela est illustré sur la figure 6, chaque pale 43 présente une hauteur sensiblement constante et des faces latérales 49' de forme courbe. Chaque pale 43 présente alors une section transversale dont la surface est croissante plus l'on s'éloigne radialement de l'axe de rotation. Les 20 organes de projection 41 comportent chacun des plots 59 positionnés entre deux pales 43 adjacentes dont la matière pourra être retirée pour équilibrer le rotor 12. On remarque que dans ce mode de réalisation, le bobinage 24 des phases dit "concentrique" est constitué par des bobines 60 fermées sur elles-mêmes qui sont enroulées autour des dents du stator 11 par l'intermédiaire 25 d'un isolant de bobine. Ces bobines 60 sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'un interconnecteur 61. En variante, on utilise un seul organe de projection 41 de liquide de refroidissement plaqué sur une seule des faces d'extrémité axiale 36 du rotor 12. Dans ce cas, les conduits 33 du circuit de refroidissement 28 débouchent 30 uniquement sur la face d'extrémité 36 du rotor 12 portant cet organe de projection 41.The two projection members 41 preferably comprise an identical number of blades 43. The dimensions of the two projection members 41 are substantially identical. However, the internal diameter of the plate 42 may slightly vary from one projection member 41 to the other in order to be able to adapt to local variations in the outer diameter of the rotor shaft 13. In an example of embodiment, the number of blades 43 is between 10 and 16 for a rotor outer diameter 12 between 10.5 cm and 12 cm. Thus, a ratio between the number of blades 43 and an outer diameter of rotor 12 (expressed in centimeters) between 0.9 and 1.4 is preferably retained. In all cases, the plate 42 of the projection member 41 may comprise, on the side of its face opposite to that carrying the blades 43, recesses 70 (see Figure 5) for receiving rivet heads used for the assembly of the rotor plate package 12. In a variant, as illustrated in FIG. 6, each blade 43 has a substantially constant height and curved lateral faces 49 '. Each blade 43 then has a cross section whose surface is increasing as one moves away radially from the axis of rotation. The projection members 41 each comprise studs 59 positioned between two adjacent blades 43 whose material can be removed to balance the rotor 12. It should be noted that in this embodiment, the coil 24 of the so-called "concentric" phases is constituted by coils 60 closed on themselves which are wound around the teeth of the stator 11 via a coil insulator. These coils 60 are interconnected by means of an interconnector 61. In a variant, a single projection member 41 of cooling liquid is applied to only one of the axial end faces 36 of the rotor 12. In this case, , the ducts 33 of the cooling circuit 28 open only onto the end face 36 of the rotor 12 carrying this projection member 41.
3033098 11 Alternativement, l'organe de projection 41 de liquide de refroidissement est formé par une pluralité de segments angulaires munis chacun d'au moins une pale 43 et positionnés côté à côté sur la circonférence de la face d'extrémité 36 correspondante du rotor 12. En variante, les rampes d'attaque 5 44 d'au moins deux pales 43 présentent des hauteurs différentes. Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.Alternatively, the coolant projection member 41 is formed by a plurality of angular segments each provided with at least one blade 43 and positioned side-by-side on the circumference of the corresponding end face 36 of the rotor 12. In a variant, the driving ramps 44 of at least two blades 43 have different heights. Of course, the foregoing description has been given by way of example only and does not limit the scope of the invention which would not be overcome by replacing the different elements by any other equivalent.
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Effective date: 20160826 |
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