FR3051298A1 - Flasque pour machine electrique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un flasque (1) pour machine électrique (100) configuré pour couvrir au moins en partie des têtes de bobines (10) faisant partie de la machine électrique (100), le flasque (1) comprenant une chambre (5) pouvant recevoir un fluide de refroidissement, caractérisé en ce que le flasque (1) comprend au moins un premier orifice et au moins un second orifice permettant une entrée de fluide de refroidissement dans la chambre (5) ou une sortie de fluide de refroidissement de la chambre (5), ladite chambre (5) présentant un profil complémentaire à celui d'au moins une tête de bobines (10). Application aux véhicules automobiles.

Description

FLASQUE POUR MACHINE ELECTRIQUE

Le domaine de la présente invention est celui des machines électriques, de préférence tournantes, telles que des générateurs ou des moteurs. Plus particulièrement, ces machines électriques sont destinées à être installées sur des véhicules, notamment automobiles, comme par exemple des véhicules routiers ou des trains.

Les machines électriques tournantes telles que des générateurs ou des moteurs, comprennent un stator et un rotor. Des enroulements formant des bobines sont montés sur le stator et des aimants permanents sont fixés au rotor. Le rotor est mobile en rotation par l'intermédiaire d'un arbre. Lorsque la machine électrique est un générateur, le mouvement en rotation du rotor face aux bobines du stator permet de générer une énergie électrique et lorsque la machine électrique est un moteur, la mise en rotation du rotor génère une énergie mécanique.

Dans le cas où ces machines électriques sont utilisées pour mettre en mouvement le véhicule, il convient de minimiser le poids de tous éléments embarqués sur le véhicule car ce poids impacte directement l'autonomie de la source électrique chargée d'alimenter la machine électrique de propulsion du véhicule. Cette recherche de réduction de poids se traduit par une optimisation de la compacité de cette machine électrique, tout en conservant le même niveau de performance.

Cette situation conduit à une augmentation de la chaleur produite par la machine électrique. Il convient donc de la refroidir pour éviter une surchauffe pouvant engendrer une réduction des performances, une casse de certains composants de la machine électrique, voire la destruction de celle-ci.

Parmi les composants à refroidir, les bobines, et plus particulièrement les têtes de bobines, sont des éléments critiques, qui dimensionnent la performance générale de la machine électrique. En gardant à l'esprit cette réduction de la taille de la machine électrique, il devient particulièrement difficile de refroidir les têtes de bobines de manière efficace. L'invention résout ce problème technique en proposant un flasque pour machine électrique qui offre un refroidissement spécifique des têtes de bobine tout en étant particulièrement compact.

Le but de la présente invention est donc de concevoir un flasque pour machine électrique configuré pour couvrir au moins en partie des têtes de bobines faisant partie de la machine électrique, le flasque comprenant une chambre pouvant recevoir un fluide de refroidissement, caractérisé en ce que le flasque comprend au moins un premier orifice et au moins un second orifice permettant une entrée de fluide de refroidissement dans la chambre ou une sortie de fluide de refroidissement de la chambre, ladite chambre présentant un profil complémentaire à celui d'au moins une tête de bobines.

Ainsi l'invention permet d'assurer un refroidissement spécifique des têtes de bobines en permettant au fluide de refroidissement d'être au plus près des têtes de bobines. Un tel refroidissement permet d'augmenter les performances de la machine électrique tout en garantissant un encombrement et un poids qui ne grève pas l'autonomie de la source électrique pouvant équiper le véhicule. Par profil complémentaire, on entend que la forme des parois constituant la chambre suit au moins en partie les lignes de forme que présentent les têtes de bobines.

Selon différentes caractéristiques de l'invention prises seules ou en combinaison, on pourra prévoir que : - la chambre est intégralement délimitée par le flasque, par le premier orifice et le second orifice, - le flasque comprend une plaque séparatrice divisant le flasque en une partie externe et une partie interne, la plaque séparatrice divisant aussi la chambre en une chambre externe située sur la partie externe et en une chambre interne située sur la partie interne, - la plaque séparatrice s'étend radialement et vers l'extérieur du flasque au-delà d'une face périphérique délimitant la partie externe et la partie interne, - la plaque séparatrice comprend au moins une fente permettant une communication entre la chambre externe et la chambre interne, - la chambre interne présente un profil complémentaire à celui d'au moins une tête de bobines, - la chambre interne présente une section en « U ». Ainsi, on garantit qu'au moins trois faces de la tête de bobine seront refroidies. Cette section en « U » étant visible selon une coupe longitudinale du flasque. - le flasque comprend une pluralité de premier et de seconds orifices permettant une entrée ou une sortie de fluide de refroidissement de la chambre, lesdits orifices débouchant sur une face périphérique du flasque. Ainsi, la chambre peut comprendre plusieurs entrées et plusieurs sorties en fonction du débit de fluide de refroidissement souhaité dans la chambre. - les orifices situés sur la partie externe sont décalés angulairement par rapport aux orifices situés sur la partie interne. Ainsi les orifices ne sont pas situés sur le même axe longitudinal du flasque, ce décalage permet alors de forcer le fluide de refroidissement à circuler en rotation autour de l'axe longitudinal du flasque. - la plaque séparatrice comprend des encoches permettant une circulation du fluide de refroidissement entre un espace cylindrique externe localisé du côté de la partie externe et un espace cylindrique interne localisé du côté de la partie interne. Ces encoches permettent à la fois de réguler le débit du fluide de refroidissement dans la chambre, ainsi que les pertes de charges et de fournir un parcours de refroidissement contournant la chambre. - la chambre est délimitée par deux demi-disques entre lesquels s'étend un fond semi-circulaire de manière à délimiter au moins un logement complémentaire à au moins une tête de bobines, - le flasque comprend un unique logement circulaire destiné à recevoir une pluralité de têtes de bobines. Ce mode de réalisation est particulièrement bien adapté en cas de bobinage réparti. - le flasque comprend une bague qui entoure une partie interne du flasque et délimite au moins en partie la chambre, - la bague comprend des saillies radiales délimitant une cavité et présentant au moins un trou, - au moins une saillie s'étend dans le logement et délimite la chambre, celle-ci étant en communication avec la cavité par le trou. L'invention a également pour objet une machine électrique comprenant : - une pluralité de bobines, - un stator comprenant un empilement de tôles sur lesquelles sont montées les bobines, la pluralité de bobines présentant des têtes de bobines, chaque tête de bobine dépassant longitudinalement de l'empilement de tôles, - un rotor mobile en rotation à l'intérieur du stator par l'intermédiaire d'un arbre, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un flasque tel que défini précédemment. Ainsi, l'invention permet de fournir une machine électrique présentant un refroidissement amélioré garantissant une augmentation des performances dans un encombrement et un poids réduits.

Selon différentes caractéristiques de l'invention prises seules ou en combinaison, on pourra prévoir que : - la machine électrique comprend une pluralité de flux de circulation pour le fluide de refroidissement ménagée sur une face extérieure du stator. Ces flux de circulation sont étanches par rapport au stator, de manière à ce que le fluide ne passe pas à l'intérieur du stator. Ces flux de circulation permettent au fluide de refroidissement de circuler le long de la face périphérique externe du stator. De préférence, le stator comprend des ailettes sur sa face externe. - la chambre du flasque est étanche par rapport aux têtes de bobines. Ainsi, lorsque le flasque est monté sur la machine électrique, le fluide de refroidissement entrant dans la chambre ne vient pas au contact direct des têtes de bobines. - la machine électrique comprend un premier flasque et un deuxième flasque disposés de part et d'autre du stator, les flasques étant symétriques par rapport à un plan de symétrie passant par le milieu du stator. Ainsi, les chambres ménagées à l'intérieur du premier flasque sont également symétriques des chambres ménagées à l'intérieur du deuxième flasque par rapport au plan de symétrie passant par le milieu du stator. Il en est de même pour les orifices permettant une entrée et une sortie du fluide de refroidissement. - la machine électrique comprend une chemise à l'intérieur de laquelle est disposé le stator et au moins un flasque, la chemise comprenant au moins une introduction de fluide de refroidissement et au moins une évacuation de fluide de refroidissement, - chaque tôle de stator comprend au moins une ouverture de manière à former un conduit de fluide de refroidissement au-dessus et/ou le long des bobines, le conduit s'étendant tout le long du stator selon un axe longitudinal de la machine électrique, - le conduit de fluide de refroidissement au-dessus des bobines et/ou le conduit de fluide de refroidissement le long des bobines communique avec la chambre ménagée à l'intérieur d'au moins un flasque, - la machine électrique est un moteur électrique destiné à assurer le déplacement d'un véhicule, notamment automobile. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue en coupe d'une machine électrique selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective et en coupe partielle d'un flasque selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue éclatée du flasque selon le premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue en coupe partielle d'un flasque de la machine électrique selon l'invention vue de trois quarts, montrant une collaboration entre une chambre avec une tête de bobine ; - la figure 5 est une vue en perspective et en coupe partielle d'un flasque selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une vue en perspective du flasque de la figure 5 ; - la figure 7 est une vue en perspective et en coupe partielle d'un flasque selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 8 est une vue éclatée et en coupe partielle du flasque de la figure 7 ; - la figure 9 est une vue en perspective du flasque de la figure 8 coopérant avec des têtes de bobines et des tôles du stator ; - la figure 10 est une vue en perspective d'une machine électrique selon l'invention, sans chemise ; - la figure 11 est une vue en perspective d'une machine électrique selon l'invention comprenant une chemise ; - la figure 12 est une demi-vue en coupe de la machine électrique avec sa chemise et équipée d'un flasque selon le premier mode de réalisation ou selon le deuxième mode de réalisation, - la figure 13 est une demi-vue en coupe de la machine électrique avec sa chemise et équipée d'un flasque selon le troisième mode de réalisation.

Il faut tout d'abord noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant. Les références restent les mêmes d'une figure à l'autre.

Dans la description qui suit, les notions relatives telles que « interne » ou « externe » sont définies par rapport à un axe longitudinal L du flasque et/ou de la machine électrique. La notion « d'interne » selon cet axe longitudinal signifie que l'élément considéré se situe ou se dirige vers l'intérieur de la machine électrique, tandis que la notion « d'externe » selon cet axe longitudinal signifie que l'élément considéré se situe ou se dirige vers l'extérieur de la machine électrique. Les notions relatives telles que « intérieur », « extérieur » sont définies par rapport à un rayon R du flasque et/ou de la machine électrique, la notion « d'intérieur » se rapprochant du centre du flasque et/ou de la machine électrique et la notion d'extérieur s'éloignant du centre, ce centre pouvant par exemple être défini par l'axe longitudinal L. De la même manière les notions relatives « au-dessus » et « en dessous » doivent s'entendre par rapport aux têtes de bobines. Plus particulièrement la notion « d'au-dessus » correspond à la zone la plus éloignée de l'axe longitudinal L et la notion « d'en dessous » correspond à la zone la plus proche de l'axe longitudinal L, par rapport à la tête de bobine considérée.

La figure 1 montre une machine électrique 100 selon l'invention comprenant un stator 9, ainsi qu'un arbre 101 entraînant en rotation un rotor 103. La machine électrique 100 comprend des enroulements formant une pluralité de bobines 106 présentant des têtes de bobines 10. Le stator 9 est réalisé par un empilement de tôles 90 sur lesquelles sont montées les bobines 106, chaque tête de bobine 10 dépassant longitudinalement de l'empilement de tôles 90. On considère ici qu'une tête de bobine 10 est la portion d'une bobine qui dépasse de l'empilement de tôles 90, cette portion pouvant prendre la forme d'un coude à 180°. Une bobine 106 peut ainsi comprendre deux têtes de bobines 10, ménagée chacune à une extrémité longitudinale de la bobine concernée.

La machine électrique 100 comprend deux flasques 1 disposés aux deux extrémités du stator 9. Chaque flasque 1 permet de maintenir l'arbre 101 entraînant en rotation le rotor 103 via un palier de rotation 105, tel que par exemple un roulement à billes. La machine électrique 100 comprend de préférence une chemise 102 recouvrant les flasques 1 et le stator 9, selon l'axe longitudinal L. Le flasque 1, contrairement à la chemise 102, ne recouvre pas les tôles 90 du stator 9 de la machine électrique 100, selon l'axe longitudinal L.

Les figures 2 à 11 montrent un flasque 1 pour machine électrique 100 configuré pour couvrir au moins en partie une ou plusieurs têtes de bobines 10 de la machine électrique 100. Une chambre 5 est ménagée à l'intérieur du flasque 1, c'est-à-dire que la chambre 5 est intégralement délimitée par la matière constitutive du flasque 1, que ce dernier soit fait en une ou plusieurs pièces, et par des orifices d'entrée et de sortie de la chambre 5. Plus précisément, on comprend ici que la chambre 5 est un volume fermé communiquant avec l'extérieur du flasque 1 par l'intermédiaire des orifices.

La description à venir évoque des caractéristiques techniques d'un unique flasque, mais il est clair que ces caractéristiques techniques sont transposables à une pluralité de flasques 1 qui équipe la machine électrique 100, notamment à chaque extrémité longitudinale de celle-ci.

La chambre 5 est délimitée par des parois du flasque 1 et suit une forme complémentaire à la forme des têtes de bobines 10, permettant ainsi un refroidissement au plus près des têtes de bobine 10. Par forme complémentaire, on comprend que la forme de la chambre 5 et ses parois suivent au moins en partie les lignes de forme que suivent les têtes de bobines 10.

Dans les divers modes de réalisation du flasque 1 décrits ci-après, la forme complémentaire aux têtes de bobine 10 se présente par exemple sous la forme d'une section en « U » 50, une telle section en « U » définissant la chambre 5. Cette section en « U » 50 est visible selon une coupe suivant l'axe longitudinal L du flasque 1 et est située du côté interne du flasque 1, c'est-à-dire du côté le plus près des têtes de bobines 10. La section en « U » 50 encadre les têtes de bobines 10 au-dessus, en dessous et sur la partie externe des têtes de bobines 10. À cet effet, la section en « U » 50 présente une première portion 57 destinée à passer par-dessus la tête de bobine 10, une deuxième portion 58 destinée à passer en dessous de la tête de bobine 10 et une troisième portion 59 s'étendant selon l'axe radial R du flasque 1. La troisième portion 59 permet de relier la première portion 57 passant au-dessus des têtes de bobines 10 à la deuxième portion 58 passant en dessous des têtes de bobines 10. Bien entendu, la chambre 5 pourrait comprendre dans sa forme complémentaire aux têtes de bobines 10 tout autre forme qu'une section en « U » 50, la chambre 5 pourrait par exemple comprendre une section en T vers l'extérieur ou vers l'intérieur du flasque 1, ou même une section en I.

La chambre 5 est configurée pour recevoir et/ou canaliser un fluide de refroidissement. La chambre 5 présente alors une étanchéité vis-à-vis des têtes de bobines 10 de sorte que, lorsque le flasque 1 est monté sur la machine électrique 100, le fluide de refroidissement dans la chambre 5 ne pénètre pas dans une zone de la machine électrique 100 où s'étend le rotor 103. Ainsi, le fluide de refroidissement ne vient pas au contact direct des têtes de bobines 10, ce qui facilite la conception et la fabrication d'une telle machine électrique 100. Le fluide de refroidissement est par exemple un liquide de type eau glycolée ou de l'huile. En variante, le fluide de refroidissement pourrait être un gaz ou une composition gazeuse telle que de l'air ou tout autre mélange de gaz.

Dans les divers modes de réalisation du flasque 1 décrits ci-après, le flasque 1 est réalisé en au moins trois parties, tel que cela apparaît nettement sur les figures 3 ou 8. Dans le cadre de la fabrication du flasque 1, ces parties sont des pièces rapportées, notamment les unes contre les autres. Lorsque le flasque 1 est monté sur la machine électrique 100, celui-ci comprend une partie externe 2 exposée vers l'extérieur de la machine électrique 100 et une partie interne 4 exposée vers l'intérieur de la machine électrique 100, selon le référentiel présenté ci-dessus. Les parties externe 2 et interne 4 sont séparées l'une de l'autre par une plaque séparatrice 3, ces deux parties étant plaquées de chaque côté de la plaque séparatrice 3.

La partie externe 2 du flasque 1 présente une forme cylindrique. La partie externe 2 peut également être qualifiée de bague externe du flasque 1. Cette partie externe 2 est délimitée par une face externe 22, une face interne 24 ainsi qu'une face cylindrique extérieure 25 et une face cylindrique intérieure 26. La partie externe 2 comprend également un collet 27 qui s'étend dans le prolongement axial de la face cylindrique intérieure 26, ainsi qu'un épaulement 28 permettant de fournir une surface d'appui à la chemise 102 de la machine électrique 100. La partie externe 2 comprend une saignée suivant une ligne directrice circulaire débouchant sur la face interne 24. Cette saignée forme une première partie de la chambre 5 dénommée ci-après chambre externe 52. La partie externe 2 comprend également plusieurs gorges 29 ouvertes sur la face interne 24. Les gorges 29 s'étendent radialement et sont réparties angulairement uniformément sur toute la circonférence de la partie externe 2. Ces gorges 29 autorisent une circulation du fluide de refroidissement entre la face cylindrique extérieure 25 et la chambre externe 52 via des premiers orifices 72 situés sur la partie externe 2.

La partie interne 4 du flasque 1 est réalisée par une bague de forme cylindrique. La partie interne 4 est délimitée par une face externe 42, une face interne 44 ainsi qu'une face cylindrique extérieure 45 et une face cylindrique intérieure 46, selon le référentiel détaillé auparavant. La partie interne 4 comprend aussi au moins une saignée suivant une ligne directrice circulaire débouchant sur la face externe 42. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, la partie interne 4 comprend deux saignées. Ces deux saignées forment une deuxième partie de la chambre 5 dénommée ci-après chambre interne 54. Une paroi en forme de « U » de la partie interne 4 présente un double rôle : elle permet d'une part de fermer la chambre interne 54 et ainsi contenir le fluide de refroidissement et elle permet d'autre part de définir au moins un logement 43 destiné à recevoir les têtes de bobines 10, notamment pour coopérer de manière complémentaire avec la forme de la tête de bobines 10 concernée, et plus particulièrement en étant au contact de celle-ci. La paroi en forme de « U » de la partie interne 4 présente ainsi sur la face interne 44 la forme complémentaire à la forme des têtes de bobines 10.

La partie interne 4 comprend en outre au moins un second orifice 74. De préférence, ce second orifice 74 débouche sur la face cylindrique externe 45 de la partie interne 4. Ce ou ces seconds orifices 74 sont par exemple de forme oblongue et alignés le long de l'axe longitudinal L. Les seconds orifices 74 de la partie interne 4 autorisent par exemple une circulation du fluide de refroidissement entre la chambre interne 54 et la face cylindrique extérieure 45.

Une fois la partie interne 4 et la partie externe 2 assemblées, le flasque 1 est délimité périphériquement par une face périphérique 2545 comprenant les faces cylindriques extérieures 25, 45 de la partie externe 2 et de la partie interne 4.

La plaque séparatrice 3 s'étend radialement à l'axe longitudinal L du flasque 1 de manière à former un disque. La plaque séparatrice 3 s'étend au-delà radialement de la face périphérique 2545 et permet de définir deux espaces cylindriques. Un premier espace cylindrique 62 est délimité radialement entre la face cylindrique extérieure 25 de la partie externe 2 et la chemise 102 et est défini longitudinalement entre la plaque séparatrice 3 et l'épaulement 28, le premier espace cylindrique 62 pouvant alors être dénommé espace externe. Un deuxième espace cylindrique 64 est défini radialement entre la face cylindrique extérieures 45 de la partie interne 4 et la chemise 102 et est défini longitudinalement entre la plaque séparatrice 3 et les tôles 90 du stator 9, le deuxième espace cylindrique 64 pouvant alors être dénommé espace interne. Des encoches 32 sont réalisées dans la plaque séparatrice 3 afin d'autoriser une circulation du fluide de refroidissement entre les deux espaces cylindriques 62, 64. Ces encoches 32 permettent à la fois de réguler le débit du fluide de refroidissement dans la chambre 5 et de fournir un parcours de refroidissement contournant la chambre 5.

Plus précisément, la plaque séparatrice 3 s'étend de préférence jusqu'à la chemise 102, de manière à ce que la circulation du fluide de refroidissement entre les deux espaces cylindriques 62, 64 soit possible uniquement par la présence de ces encoches 32 et de la chambre 5. Selon une alternative, la plaque séparatrice 3 ne s'étend pas jusqu'à la chemise 102, de manière à ce qu'une section en couronne située au-dessus de la plaque séparatrice 3 permette également une circulation du fluide de refroidissement entre les deux espaces cylindriques 62, 64. Dans ce cas, la plaque séparatrice 3 peut être dépourvue d'encoches 32.

La plaque séparatrice 3 permet également de diviser la chambre 5 en la chambre externe 52 située dans la partie externe 2 du flasque 1 et en la chambre interne 54 située dans la partie interne 4 du flasque 1. La chambre interne 54 est au plus près des têtes de bobines et présente la forme complémentaire aux têtes de bobines 10.

On notera que la plaque séparatrice 3 comprend au moins une fente 31 permettant une circulation du fluide de refroidissement entre la chambre externe 52 et la chambre interne 54. De manière avantageuse, la plaque séparatrice 3 comprend une pluralité de fentes 31 arrangées circulairement autour d'un bord intérieur 36 qui délimite la plaque séparatrice 3. Alors que les encoches 32 sont ménagées dans un bord extérieur 35 de la plaque séparatrice 3, on constate que la pluralité de fentes 31 est plus proche du bord intérieur 36 que du bord extérieur 35.

Pour améliorer la capacité de refroidissement du flasque, on notera que les premiers orifices 72 de la partie externe 2 et les seconds orifices 74 de la partie interne 4 sont décalés angulairement les uns par rapport aux autres, ménageant ainsi une circulation du fluide de refroidissement en rotation autour de l'axe longitudinal L. Ici, les orifices 72, 74 des parties externe 2 et interne 4 débouchent sur la surface périphérique 2545 du flasque 1. Ainsi, la chambre 5 comprend plusieurs entrées et plusieurs sorties en fonction du débit de fluide de refroidissement souhaité dans la chambre 5.

Par ailleurs, les encoches 32 de la plaque séparatrice 3 sont décalées angulairement par rapport aux premiers orifices 72 et aux seconds orifices 74, pour éviter de perturber la circulation du fluide de refroidissement passant par ces orifices 72, 74.

Selon un premier mode de réalisation du flasque illustré par les figures 2 à 4, la partie interne 4 du flasque 1 présente une pluralité de logements 43 qui sont ouverts sur la face interne 44. Ces logements 43 sont séparés les uns des autres par des parois 47 s'étendant radialement. Ces parois radiales 47 sont uniformément réparties sur la circonférence de la partie interne 4. On comprend ici que le flasque 1 selon ce mode de réalisation comprend des logements 43 recevant chacun au moins une tête de bobine 10, et de préférence une unique tête de bobine 10.

En coupe longitudinale, le logement 43 présent un profil en « U » correspondant à la section en « U » 50 évoquée plus haut. Le logement 43 est délimité par deux demi-disques 51 et un fond semi-circulaire 53 qui s'étend entre les deux demi-disques 51, formant ainsi une cavité de forme complémentaire à une tête de bobines 10. Les deux demi-disques 51 permettent à la chambre interne 54 de s'étendre sur les deux côtés latéraux d'une tête de bobines 10. Ainsi, la partie interne 4, et plus particulièrement les logements 43 de la face interne 44, épouse la forme de chaque tête de bobines 10 longitudinalement, radialement, et périphériquement, de manière à envelopper chaque tête de bobines 10 sur toutes leurs faces.

Ce premier mode de réalisation est particulièrement adapté à des machines électriques à bobinage individuel, c'est-à-dire un bobinage comportant un enroulement autour d'une unique dent des tôles 90 formant le stator 9. Dans un tel cas, chaque bobine 106 comprend deux têtes de bobine 10, et les têtes de bobines 10 sont individuelles et adjacentes les unes aux autres.

Selon un deuxième mode de réalisation du flasque 1 illustré par les figures 5 et 6, la partie interne 4 du flasque 1 présente un unique logement 43 qui s'étend périphériquement sur toute la circonférence de la partie interne 4. En d'autres termes, le logement 43 forme ici un anneau continu délimité au-dessus par la première portion 57 de la section en « U » 50 de la chambre 5, en-dessous par la deuxième portion 58 de la section en « U » 50 de la chambre 5 et au fond du logement 43 par la troisième portion 59 de la section en « U » 50 de la chambre 5. La partie externe 2 et la plaque séparatrice 3 sont identiques à celles du premier mode de réalisation.

Ce deuxième mode de réalisation du flasque est particulièrement adapté lorsque le bobinage de la machine électrique est réparti, c'est-à-dire un cas où une bobine est constituée d'une pluralité d'enroulements formés sur plusieurs dents des tôles 90 formant le stator 9. Ceci a pour effet de modifier la forme des têtes de bobines 10 de sorte que celles-ci s'entremêlent et s'étendent alors sur un secteur angulaire plus important que dans le cadre d'un bobinage individuel.

Dans le mode de réalisation illustré aux figures 5 et 6, il n'y a pas de parois radiales 47 sur la face interne 44 qui sépare les logements 43. Plus précisément, la partie interne 4 comprend ainsi uniquement la section en forme de « U » 50, de T ou de I.

Ce deuxième mode de réalisation offre un avantage en matière de montage du flasque 1 sur la machine électrique 100, puisqu'il n'est pas nécessaire d'appairer la position du flasque 1 par rapport aux têtes de bobine 10. Le montage du flasque 1 du second mode de réalisation peut donc s'effectuer par une simple translation sur le stator 9 qui peut être à bobinage réparti.

Selon un troisième mode de réalisation du flasque 1 illustré par les figures 7 et 8, le flasque 1 comprend une quatrième pièce appelée bague 8. La partie externe 2 et la plaque séparatrice 3 sont identiques au premier mode de réalisation et au deuxième mode de réalisation et on se reportera à la description correspondante pour en connaître les caractéristiques techniques.

La bague 8 est de forme cylindrique et présente une face cylindrique extérieure 85 destinée à former la face cylindrique extérieure de la partie interne 4. Cette face cylindrique extérieure 85 délimite la portion extérieure 57 de la section en « U » 50 de la chambre 5. De manière générale, la bague 8 entoure au moins partiellement la partie interne 4 et participe à la délimitation de la chambre 5 du flasque 1. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, la face cylindrique extérieure 85 est dépourvue de second orifices 74. Cependant, en alternative, la bague 8 peut comprendre des seconds orifices 74 débouchant sur la face périphérique 2545 du flasque 1 et plus particulièrement sur la face cylindrique extérieure 85 de la bague 8.

La bague 8 comprend des saillies 81 qui s'étendent radialement vers l'intérieur du flasque 1, c'est-à-dire qui s'étendent vers le centre du flasque 1 matérialisé ici par l'axe longitudinal L. La partie interne 4 présente des gorges 48 ouvertes sur sa face interne 44 et destinées à recevoir les saillies 81. Dans l'exemple de réalisation représenté aux figures 7 et 8, la partie interne 4 comprend des parois radiales 47 sur sa face interne 44 formant une pluralité de logements 43, comme dans le premier mode de réalisation du flasque 1. Bien entendu, la partie interne 4 pourvue de gorges 48 pourrait ne comprendre qu'un unique logement 43 circulaire, comme dans le deuxième mode de réalisation du flasque.

La saillie 81 améliore l'échange thermique en augmentant la surface de contact entre le fluide de refroidissement, via le flasque 1, et la ou les têtes de bobines 10. Cette saillie est agencée pour se loger dans une portion vide de la tête de bobine 10, cette portion étant la zone autour de laquelle les fils de la bobine 106 sont courbés pour former la tête de bobine 10 en forme de coude à 180°. En section, cette saillie 81 a donc un profil semi-circulaire, fermé à son extrémité distale et ouverte sur la chambre 5 au niveau de sa jonction avec la face cylindrique extérieure 85 de la bague 8. Ces saillies 81 forment donc des doigts orientés vers le centre du flasque 1. Par ailleurs, ces doigts protègent les fils des têtes de bobines 10 lors de l'opération de bobinage.

Cette saillie 81 est évidée de sorte à autoriser une sortie ou une entrée de fluide de refroidissement de la chambre 5. Elle comprend ainsi au moins un trou 82 permettant d'autoriser une circulation du fluide de refroidissement entre la chambre interne 54 et une partie évidée 86 de la saillie 81. On note également que chaque saillie 81 présente un orifice, dit troisième orifice, assimilable aux seconds orifices 74 de la chambre 5 autorisant une sortie de fluide depuis la partie évidée 86.

Par ailleurs, comme cela est visible sur les figures 9 et 10 illustrant le flasque 1 selon le troisième mode de réalisation et sa coopération avec les têtes de bobines 10 ainsi qu'avec les tôles 90 du stator 9, chaque partie évidée 86, et plus particulièrement le troisième orifice, communique avec des ouvertures 95 ménagées dans des tôles 90 de stator 9. Ces ouvertures 95 sont ménagées dans les tôles 95 de manière à créer au moins un conduit 56 traversant le stator longitudinalement. Ainsi, en plus de refroidir les têtes de bobines 10, ce troisième mode de réalisation du flasque 1 offre la possibilité de refroidir la machine électrique 100 tout le long du stator 9, en alimentant en fluide de refroidissement des conduits longitudinaux 56. Une bobine 106 est donc le fruit d'une première portion d'enroulement ménagée autour d'une saillie 81 formant une tête de bobine 10 combinée à une deuxième portion d'enroulement enroulée autour d'une dent 94 formée par l'empilement des tôles 90 du stator 9.

Dans ce troisième mode de réalisation du flasque 1, les tôles 90 du stator 9 prennent appui sur la bague 8. Les têtes de bobines 10 sont alors situées dans le ou les logements 43, en fonction du mode de réalisation du bobinage.

Chaque tôle 90 de stator 9 présente au moins une ouverture 95. L'ouverture 95 est par exemple de forme oblongue. Dans l'exemple de réalisation représenté en figure 9, l'ouverture 95 est réalisée dans chacune des dents 94 de la tôle 90 matérialisant alors le conduit 56 pour fluide de refroidissement le long du stator 9, et plus particulièrement tout le long des bobines 106. Selon une variante, l'ouverture 95 peut être réalisée sur une couronne 92 de la tôle 90 permettant alors la création d'un conduit 56 pour fluide de refroidissement au-dessus des bobines 106, le conduit 56 s'étendant toujours tout le long du stator 9. L'ouverture 95 réalisée sur la couronne 92 peut par exemple être située dans le même axe radial qu'une dent 94. Selon une autre variante, chaque tôle 90 de stator 9 peut comprendre à la fois des ouvertures 95 dans chaque dent 94 et des ouvertures 95 dans la couronne 92.

Quelle que soit la variante, le conduit 56 pour fluide de refroidissement ménagé au-dessus ou le long des bobines 106 communique avec la chambre 5 ménagée à l'intérieur du flasque 1 par l'intermédiaire de la bague 8 et de ses trous 82.

La machine électrique 100 est représentée en perspective en figure 10, dépourvue de la chemise 102 qui entoure les composants de cette machine électrique 100. Le stator 9 comprend une face extérieure 91 le long de laquelle une pluralité de flux de circulation du fluide de refroidissement est ménagée. Ces flux de circulation sont étanches afin d'éviter toute introduction de fluide de refroidissement à l'intérieur du stator 9. Selon un exemple, chaque tôle 90 du stator 9 comprend au moins une ailette 96 s'étendant radialement vers l'extérieur de la face extérieure 91. Dans ce cas les flux de circulation sont disposés entre les ailettes 96. Ces ailettes 96 par leur forme torsadée améliorent le refroidissement des tôles 90.

La machine électrique 100 est représentée avec sa chemise 102 en figure 11. La chemise 102 couvre en totalité les flasques 1 et le stator 9 tout en laissant libre l'arbre 101 du rotor tenu en rotation dans chaque flasque 1 par les paliers de rotation 105. La chemise 102 comprend des tubes 104 permettant au choix une introduction ou une évacuation du fluide de refroidissement sur les flasques 1, notamment dans la chambre 5 des flasques 1. Les tubes 104 s'étendent radialement vers l'extérieur de la machine électrique 100.

La figure 12 montre une demi-coupe de la machine électrique 100 avec sa chemise 102 comprenant deux flasques 1 selon le premier ou le deuxième mode de réalisation. Les flasques 1 sont disposés longitudinalement de part et d'autre du stator 9. Cette vue de coupe laisse apparaître un tube 104 permettant l'introduction ou l'évacuation du fluide de refroidissement au niveau d'un des deux flasques 1, et plus particulièrement au droit de l'espace cylindrique externe 62. Une fois que le fluide de refroidissement est dans l'espace cylindrique externe 62, il peut circuler selon plusieurs parcours.

Le premier parcours permet au fluide de refroidissement d'entrer dans la chambre externe 52 via un ou des premiers orifices 72 et les gorges 29 situés sur la partie externe 2. Le fluide de refroidissement passe ensuite vers la chambre interne 54 via les fentes 31 ménagées sur la plaque séparatrice 3 afin de refroidir les têtes de bobines 10. Le fluide de refroidissement sort ensuite par le ou les seconds orifices 74 situés sur la partie interne 4 du flasque 1 et se retrouve dans l'espace cylindrique interne 64.

Le fluide de refroidissement peut alors emprunter les flux de circulation ménagés entre les ailettes 96 du stator 9 afin de refroidir la partie périphérique extérieure des tôles 90 du stator 9. Dans ce cas, le fluide de refroidissement se dirige alors vers le deuxième flasque 1 opposé au premier flasque 1 et entre directement dans l'espace cylindrique interne 64 du deuxième flasque 1. Le fluide refroidissement entre ensuite dans la chambre interne 54 via les seconds orifices 74 de la partie interne 4. Le fluide de refroidissement passe ensuite dans la partie externe 2, notamment dans la chambre externe 52 du flasque 1 pour se retrouver dans l'espace cylindrique externe 62 du deuxième flasque 1. Puis, le fluide de refroidissement emprunte le deuxième tube 104 pour sortir de la machine électrique 100.

Le deuxième parcours permet au fluide de refroidissement de contourner la chambre 5, c'est-à-dire de ne pas entrer dans la chambre 5, et d'emprunter directement les flux de circulation ménagés entre les ailettes 96 du stator 9 en passant par les encoches 32 de la plaque séparatrice 3. Le fluide de refroidissement présent dans l'espace cylindrique externe 62 passe dans l'espace cylindrique interne 64 en circulant au travers des encoches 32. Une telle disposition permet en outre d'équilibrer la perte de charge du fluide de refroidissement en autorisant un contournement de la chambre 5 dédiée au refroidissement des têtes de bobines 10.

On notera que les deux flasques 1 sont symétriques par rapport à un plan de symétrie P radial à l'axe longitudinal L du flasque 1 et/ou de la machine électrique 100 et passant par le milieu du stator 9. Ainsi, la chambre 5 ménagée à l'intérieur du premier flasque 1 est symétrique de la chambre 5 ménagée à l'intérieur du deuxième flasque 1, par rapport au plan de symétrie P. Il en est de même pour les orifices 72, 74 permettant l'entrée et la sortie du fluide de refroidissement dans les chambres 5.

Il est entendu que compte tenu de la nature du fluide de refroidissement d'autres parcours sont possibles, notamment en combinant au moins une partie du premier et au moins une partie du deuxième parcours.

La figure 12 montre également la proximité entre la chambre 5 et la tête de bobine 10 puisque les demi-disques 51 et le fond semi-circulaire 53 délimitant la section en « U » de la chambre 5 sont en contact avec les faces périphériques qui délimitent la tête de bobines 10.

La figure 13 montre une demi-coupe de la machine électrique 100 avec sa chemise 102 comprenant deux flasques 1 selon le troisième mode de réalisation. Une fois que le fluide de refroidissement est dans l'espace cylindrique externe 62, il peut circuler selon le premier et le deuxième parcours précédemment décrits lorsque cela est possible, mais il peut utiliser également un troisième parcours.

Le troisième parcours commence lorsque le fluide de refroidissement atteint la chambre interne 54 et plus particulièrement lorsque le fluide de refroidissement se situe dans la partie supérieure 57 de la section en « U » 50. Le fluide de refroidissement longe ensuite la paroi formant la face cylindrique extérieure 85 de la bague 8. Puis, le fluide de refroidissement s'étend le long de la saillie 81 et entre dans la cavité 86 de celle-ci via le trou 82. Le fluide de refroidissement pénètre alors dans le conduit 56 créé par les ouvertures 95 de chaque tôle 90 du stator 9 en sortant de la cavité 86 par le troisième orifice assimilable au deuxième orifice 74 de la chambre 5.

Après avoir traversé longitudinalement le stator, le fluide de refroidissement débouche du stator 9 directement dans la bague 8, précisément dans la cavité 86 de la saillie 81 de la bague 8, et dans la chambre interne 54 du deuxième flasque 1 opposé au premier flasque 1. Le fluide de refroidissement passe ensuite dans la partie externe 2 du flasque 1 pour se retrouver dans l'espace cylindrique externe 62 du deuxième flasque 1. Le fluide de refroidissement emprunte enfin le deuxième tube 104 pour sortir de la machine électrique 100. L'invention décrite selon ses différents modes de réalisations et variantes permet de tirer une performance importante d'un moteur électrique de propulsion d'un véhicule, notamment automobile, tout en maintenant un encombrement limité qui permet de disposer le moteur électrique sur le véhicule et de limiter son poids. A encombrement ou poids identique, les performances du moteur électrique sont accrues puisque son refroidissement est renforcé.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier au flasque et à la machine électrique qui l'accueille, dans la mesure où la chambre 5 précédemment définie est réalisée et/ou présente les principales caractéristiques de complémentarité de forme avec la tête de bobine et telles que décrites dans le présent document.

En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter au mode de réalisation spécifiquement décrit dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens.

Claims (21)

1. REVENDICATIONS

   1. Flasque (1) pour machine électrique (100) configuré pour couvrir au moins en partie des têtes de bobines (10) faisant partie de la machine électrique (100), le flasque (1) comprenant une chambre (5) pouvant recevoir un fluide de refroidissement, caractérisé en ce que le flasque (1) comprend au moins un premier orifice (72) et au moins un second orifice (74) permettant une entrée de fluide de refroidissement dans la chambre (5) ou une sortie de fluide de refroidissement de la chambre (5), ladite chambre (5) présentant un profil complémentaire à celui d'au moins une tête de bobines (10).
2. 2. Flasque selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre (5) est intégralement délimitée par le flasque (1), par le premier orifice (72) et par le second orifice (74).
3. 3. Flasque selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque séparatrice (3) divisant le flasque en une partie externe (2) et une partie interne (4), la plaque séparatrice (3) divisant aussi la chambre (5) en une chambre externe (52) située sur la partie externe (2) et en une chambre interne (54) située sur la partie interne (4).
4. 4. Flasque selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque séparatrice (3) s'étend radialement et vers l'extérieur du flasque (1) au-delà d'une face périphérique (2545) délimitant la partie externe (2) et la partie interne (4).
5. 5. Flasque selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la plaque séparatrice (3) comprend au moins une fente (31) permettant une communication entre la chambre externe (52) et la chambre interne (54).
6. 6. Flasque selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la chambre interne (54) présente un profil complémentaire à celui d'au moins une tête de bobines (10).
7. 7. Flasque selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la chambre interne (54) présente une section en « U » (50).
8. 8. Flasque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier orifice (72) et le second orifice (74), permettant une entrée ou une sortie de fluide de refroidissement de la chambre (5), débouchent sur une face périphérique (2545) du flasque (1).
9. 9. Flasque selon l'une quelconque des revendications précédentes prise en combinaison avec la revendication 3, caractérisé en ce que les seconds orifices (74) situés sur la partie interne (4) sont décalés angulairement par rapport aux premiers orifices (72) situés sur la partie externe (2).
10. 10. Flasque selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que la plaque séparatrice comprend des encoches (32) permettant une circulation du fluide de refroidissement entre un espace cylindrique externe (62) localisé du côté de la partie externe (2) et un espace cylindrique interne (64) localisé du côté de la partie interne (4).
11. 11. Flasque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre (5) est délimitée par deux demi-disques (51) entre lesquels s'étend un fond semi-circulaire (53) de manière à délimiter au moins un logement (43) complémentaire à au moins une tête de bobines (10).
12. 12. Flasque selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un unique logement circulaire (43) destiné à recevoir une pluralité de têtes de bobines (10).
13. 13. Flasque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une bague (8) qui entoure une partie interne (4) du flasque (1) et délimite au moins en partie la chambre (5).
14. 14. Flasque selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la bague (8) comprend des saillies radiales (81) délimitant une cavité (86) et présentant au moins un trou (82).
15. 15. Flasque selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'au moins une saillie (81) s'étend dans le logement (43) et délimite la chambre (5), ladite chambre (5) communiquant avec la cavité (86) via le trou (82).
16. 16. Machine électrique (100) comprenant : une pluralité de bobines (106), un stator (9) comprenant un empilement de tôles (90) sur lesquelles sont montées les bobines (106), la pluralité de bobines (106) présentant des têtes de bobines (10), chaque tête de bobine (10) dépassant longitudinalement de l'empilement de tôles (90), un rotor (103) mobile en rotation à l'intérieur du stator (9) par l'intermédiaire d'un arbre (101), caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un flasque (1) défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.
17. 17. Machine électrique selon la revendication 16, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de flux de circulation pour le fluide de refroidissement ménagée sur une face extérieure (91) du stator (9).
18. 18. Machine électrique selon la revendication 16 ou 17, caractérisée en ce qu'elle comprend une chemise (102) à l'intérieur de laquelle est disposé le stator (9) et au moins un flasque (1), la chemise (102) comprenant au moins une introduction (104) de fluide de refroidissement et au moins une évacuation (104) de fluide de refroidissement.
19. 19. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisée en ce que chaque tôle (90) de stator (9) comprend au moins une ouverture (95) de manière à former au moins un conduit (56) de fluide de refroidissement au-dessus et/ou le long des bobines (106), le conduit (56) s'étendant tout le long du stator (9) selon un axe longitudinal (L) de la machine électrique (100).
20. 20. Machine électrique selon la revendication 19, caractérisée en ce que le conduit (56) de fluide de refroidissement au-dessus des bobines (106) et/ou le conduit (56) du fluide de refroidissement le long des bobines (106) communique avec la chambre (5) ménagée à l'intérieur d'au moins un flasque (1).
21. 21. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il s'agit d'un moteur électrique destiné à assurer le déplacement d'un véhicule, notamment automobile.