FR3075506B1 - Ensemble comprenant un carter de machine electrique tournante - Google Patents
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Abstract
Ensemble (1), comprenant : - un carter (2) de machine électrique tournante (3), définissant un espace intérieur apte à recevoir une machine électrique (3) tournant autour d'un axe (X), et - un flasque (20) fixé sur ce carter (2) de manière à ce que le carter (2) et le flasque (20) définissent entre eux un circuit de refroidissement pour la machine, ce circuit comprenant une première portion (15) s'étendant axialement et dont l'extrémité intérieure est formée par une première paroi (22) du carter (2), et dont l'extrémité extérieure est formée par une première paroi (23) du flasque (20).
Description
La présente invention concerne le refroidissement d’une machine électrique tournante.
L’invention s’applique notamment, mais non exclusivement, au refroidissement d’une machine électrique tournante appartenant à un compresseur électrique de suralimentation. Un tel compresseur électrique est connu pour être utilisé dans un circuit d’air de moteur thermique de véhicule pour remédier au phénomène de turbolag.
Le refroidissement des machines électriques est nécessaire, notamment lorsqu’elles doivent tourner à des vitesses élevées, comme c’est le cas pour un compresseur électrique de suralimentation.
Il est connu de monter un flasque sur le carter de la machine électrique de manière à définir un espace formant un circuit de refroidissement permettant à de l’eau de circuler pour refroidir la machine électrique et/ou sa commande et/ou sa puissance. Le flasque est ici disposé à l’intérieur du carter. Des joints sont disposés entre le flasque et le carter pour garantir l’étanchéité du circuit de refroidissement dans lequel circule l’eau.
Néanmoins, en cas de défaut ou d’usure d’un des joints, de l’eau peut s’échapper du circuit de refroidissement et gagner l’intérieur du carter. Cette eau peut venir au contact de composants de l’électronique de puissance, et/ou de composants de l’électronique de commande et/ou de parties de la machine électrique elle-même, endommageant alors ces composants et/ou la machine, et mettant alors celle-ci hors service.
L’invention a pour objet de remédier à l’inconvénient précité et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, à l’aide d’un ensemble, comprenant :
- un carter de machine électrique tournante, définissant un espace intérieur apte à recevoir une machine électrique tournant autour d’un axe, et
- un flasque fixé sur ce carter de manière à ce que le carter et le flasque définissent entre eux un circuit de refroidissement pour la machine, ce circuit comprenant une première portion s’étendant axialement et dont l’extrémité intérieure est formée par une première paroi du carter et dont l’extrémité extérieure est formée par une première paroi du flasque.
Selon l’invention, la paroi du flasque définit extérieurement une portion du circuit de refroidissement. Le montage du flasque sur le carter peut être plus simple, ce montage s’effectuant depuis l’extérieur, sans avoir besoin d’insérer le flasque à l’intérieur de l’espace intérieur défini par le carter. En outre, étant donné que le flasque forme l’extérieur de cette portion du circuit de refroidissement et que ce flasque est à l’extérieur du carter, toute fuite depuis cette portion du fait de la présence du flasque se fera vers l’extérieur et non vers l’intérieur, de sorte que les risques mentionnés ci-dessus n’existent plus.
Le flasque peut ou non être monobloc. Lorsque le flasque n’est pas monobloc, il peut être formé par plusieurs parties de flasque assemblées entre elles. Le carter peut ou non être monobloc.
Au sens de la présente demande :
- « axialement » signifie « parallèlement à l’axe de rotation de la machine électrique »,
- « radialement » signifie « dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de la machine électrique tournante, et le long d’une droite coupant cet axe de rotation »,
- « vers l’intérieur » se rapporte à une orientation en direction de l’espace intérieur défini par le carter, et
- « vers l’extérieur » se rapporte à une orientation en éloignement de l’espace intérieur défini par le carter.
Lorsque l’on parcourt la première portion, le carter peut être positionné vers l’intérieur tandis que le flasque est alors positionné vers l’extérieur.
Le circuit de refroidissement peut comprendre une deuxième portion, s’étendant notamment radialement depuis l’axe, une extrémité axiale de cette deuxième portion étant formée par une deuxième paroi du carter et l’autre extrémité axiale de cette deuxième portion étant formée par une deuxième paroi du flasque. Au niveau de la deuxième portion également, le flasque peut être disposé à l’extérieur, de sorte que toute fuite liée à la présence du flasque s’effectuera encore vers l’extérieur. La deuxième portion peut communiquer directement avec la première portion.
La deuxième paroi du carter peut s’étendre radialement et définir une surface de support d’au moins un composant de l’électronique de commande et/ou d’au moins un composant de l’électronique de puissance de la machine électrique tournante, cette surface de support étant opposée à la surface de ladite deuxième paroi du carter qui est en regard du circuit de refroidissement. L’électronique de commande comprend par exemple un ou plusieurs composants programmables tels que des microcontrôleurs, et «électronique de commande » désigne globalement ce qui permet de commander le fonctionnement de la machine électrique, notamment son alimentation électrique.
L’électronique de puissance de la machine électrique tournante comprend par exemple des modules de puissance et des condensateurs, et «électronique de puissance » désigne globalement ce qui permet l’alimentation électrique de la machine électrique depuis une unité de stockage d’énergie électrique telle qu’une batterie du réseau de bord, fournissant par exemple une tension continue de valeur nominale 12 V. Dans d’autres exemples, la tension continue peut présenter une valeur nominale de 24 V, 48 V, ou une valeur comprise entre 300 V et 470 V.
La deuxième paroi du flasque peut s’étendre radialement.
Le carter peut comprendre une excroissance, s’étendant notamment sensiblement axialement, et définissant l’extrémité radiale de la deuxième portion du circuit de refroidissement la plus éloignée de l’axe de rotation de la machine. Autrement dit, lorsque l’on se déplace radialement, la deuxième portion du circuit de refroidissement peut :
- naître dans la première portion qui définit une extrémité radiale de cette deuxième portion,
- s’étendre entre la deuxième paroi du carter et la deuxième paroi du flasque,
- être fermée par l’excroissance du carter qui forme l’autre extrémité radiale de cette deuxième portion.
L’ensemble peut comprendre au moins un joint d’étanchéité appliqué entre l’excroissance du carter et la deuxième paroi du flasque. Un joint ainsi positionné ne permet pas, en cas de défaillance, à l’eau circulant dans le circuit de refroidissement de gagner l’espace intérieur du carter, comme déjà expliqué ci-dessus.
Lorsque l’on parcourt la deuxième portion, le carter (à l’exception de l’excroissance précitée lorsqu’elle est présente) peut être positionné vers l’intérieur, tandis que le flasque est alors positionné vers l’extérieur.
L’ensemble peut comprendre l’électronique de commande et/ou l’électronique de puissance de la machine électrique tournante. Cette électronique de commande et/ou cette électronique de puissance peut comprendre au moins un composant, tel qu’un module de puissance avec des interrupteurs de puissance, et ce composant peut être disposé en totalité sur la surface de support de la deuxième paroi du carter. Autrement dit, le composant est situé en totalité en regard, notamment axialement, du circuit de refroidissement, de sorte que l’on améliore son refroidissement. Ce positionnement amélioré est rendu possible par le fait que la surface de support est définie par le carter exclusivement, et non également en partie par le flasque, ce qui est le cas lorsque le flasque est disposé à l’intérieur du carter. On peut ainsi renoncer aux tolérances liées à l’introduction de ce flasque pour former une partie de cette surface de support.
Dans tout ce qui précède, le circuit de refroidissement peut comprendre une troisième portion, s’étendant notamment radialement depuis l’axe, une extrémité axiale de cette troisième portion étant formée par une troisième paroi du carter et l’autre extrémité axiale de cette troisième portion étant formée par une troisième paroi du flasque
Cette troisième portion peut communiquer directement avec la première portion.
La troisième portion peut s’étendre radialement depuis l’axe de rotation de la machine électrique. Autrement dit, lorsque l’on se déplace radialement, la deuxième portion du circuit de refroidissement peut :
- naître dans la première portion qui définit une extrémité radiale de cette troisième portion,
- s’étendre entre la troisième paroi du carter et la troisième paroi du flasque,
- être fermée par le carter qui forme l’autre extrémité radiale de cette troisième portion.
Lorsque l’on parcourt la troisième portion, le carter peut être positionné vers l’intérieur, le flasque étant alors positionné vers l’extérieur.
L’ensemble peut comprendre au moins un joint d’étanchéité appliqué entre la troisième paroi et le carter. Un joint ainsi positionné ne permet pas, en cas de défaillance, à l’eau circulant dans le circuit de refroidissement de gagner l’espace intérieur, comme déjà expliqué ci-dessus.
Lorsque l’on se déplace le long de l’axe de rotation de la machine électrique, on peut successivement trouver :
- l’électronique de commande et/ou l’électronique de contrôle,
- puis la deuxième portion du circuit de refroidissement,
- puis la première portion du circuit de refroidissement,
- puis la troisième portion du circuit de refroidissement.
La troisième paroi du carter peut être à même hauteur axiale qu’un palier de la machine électrique tournante, par exemple que le palier de cette machine qui est le plus éloigné axialement parlant de l’électronique de commande et/ou de l’électronique de puissance de la machine électrique.
L’ensemble peut encore comprendre un rotor et un stator de machine électrique tournante, ce stator et ce rotor étant reçus dans l’espace intérieur défini par le carter.
Dans tout ce qui précède, la paroi délimitant le circuit de refroidissement vers l’intérieur peut ne jamais appartenir au flasque.
Dans tout ce qui précède, la paroi délimitant le circuit de refroidissement vers l’intérieur peut exclusivement appartenir au carter. Toutes les parois du carter délimitant le circuit de refroidissement peuvent appartenir à une pièce réalisée d’un seul tenant.
Dans tout ce qui précède, le ou les joints peuvent être disposés vers l’extérieur par rapport au circuit de refroidissement. Autrement dit, partant du circuit de refroidissement, le ou les joints peuvent se rencontrer lorsque Ton se déplace en éloignement de l’espace intérieur défini par le carter.
Dans tout ce qui précède, le ou les joints peuvent être positionnés de manière à ce que toute défaillance de ces derniers ne permette pas à l’eau circulant dans le circuit de refroidissement de gagner l’espace intérieur.
L’ensemble peut former un compresseur électrique de suralimentation.
Dans tout ce qui précède, le carter de la machine électrique tournante peut désigner la pièce dont une portion supporte directement la carcasse du stator de cette machine électrique.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’un exemple de mise en œuvre et à l’examen du dessin annexé sur lequel la figure unique représente une partie d’un ensemble formant un compresseur électrique de suralimentation.
Sur la figure 1, on désigne par 1 une partie d’un ensemble formant un compresseur électrique de suralimentation. Cet ensemble 1 comprend un carter 2 définissant un espace intérieur recevant une machine électrique tournante 3. Cette machine électrique tournante 3 comprend un stator 4 et un rotor 5 mobile en rotation autour d’un axe X. Dans l’exemple considéré, la machine électrique tournante 3 est à rotor interne et ce dernier comprend des aimants permanents.
Le rotor 5 est solidaire d’une roue non représentée sur la figure, cette roue permettant de comprimer les gaz circulant dans le circuit d’air d’un moteur thermique de véhicule automobile, par exemple dans le circuit d’admission de ce moteur thermique.
Comme on peut le voir sur la figure, un palier 7 est interposé entre le rotor 5 et une paroi du carter 2 de la machine électrique tournante 3.
On constate encore sur la figure qu’un compartiment 6 recevant des composants d’électronique de puissance et, le cas échéant également des composants d’électronique de commande, forme une partie de l’espace intérieur défini par le carter 2.
On constate sur la figure qu’un module de puissance 10 est reçu dans ce compartiment 6, ce module de puissance 10 étant connecté par des broches 11 à un circuit imprimé 12. Le module de puissance 10 est disposé sur une surface de support 13 appartenant au carter 2.
Un circuit de refroidissement est ménagé afin de permettre le refroidissement de la machine électrique 3, notamment le refroidissement des enroulements électriques du stator 4, ainsi que le refroidissement des composants de l’électronique de puissance et le refroidissement des composants de l’électronique de commande.
Ce circuit de refroidissement est parcouru par de l’eau, dans l’exemple décrit. Un autre choix de liquide est cependant possible.
Le circuit de refroidissement comprend dans l’exemple considéré trois portions, à savoir :
- une première portion 15 s’étendant axialement tout le long de la carcasse 14 du stator 4,
- une deuxième portion 16 s’étendant radialement sous le compartiment 6 recevant les composants d’électronique de puissance et les composants d’électronique de commande, et
- une troisième portion 17 s’étendant radialement sous le stator 4. La troisième portion 17 est dans l’exemple décrit disposée à une hauteur axiale qui est la même que celle à laquelle est disposé le palier 7.
On constate sur la figure que l’on trouve successivement, axialement parlant : la deuxième portion 16, puis la première portion 15, puis la troisième portion 17. On constate également que, dans le plan de la figure, ces portions 15, 16 et 17 sont dans le prolongement direct l’une de l’autre.
Ainsi l’une des extrémités radiales de la troisième portion 17 est l’une des extrémités axiales de la première portion 15, et l’autre extrémité axiale de cette première portion 15 est l’une des extrémités radiales de la deuxième portion 16.
On constate plus précisément que, dans l’exemple considéré, chaque portion 15,16 et 17 s’étend entre :
- une paroi tournée vers l’intérieur du compresseur 1, et qui appartient au carter 2, et
- une paroi tournée vers l’extérieur du compresseur 1, et qui appartient à un flasque 20.
Dans l’exemple considéré, le flasque 20 est monobloc et il amené contre le carter 3 depuis l’extérieur du compresseur 1, étant ensuite fixé sur celui-ci, par exemple via des vis. Dans un autre exemple, plusieurs flasques distincts peuvent être utilisés, chacun de ces flasques étant par exemple dédié à une portion du circuit de refroidissement et ces flasques distincts étant fixés sur le carter 2.
On constate sur la figure que, dans l’exemple décrit, la première portion 15 s’étend axialement le long de la carcasse 14 du stator. Cette première portion 15 s’étend entre :
- une première paroi 22 du carter 2, qui délimite radialement vers l’intérieur cette portion 15 du circuit de refroidissement, et
- une première paroi 23 du flasque 20, qui délimite radialement vers l’extérieur cette portion 15 du circuit de refroidissement.
La première portion 15 s’étend de façon sensiblement rectiligne, dans le plan de la figure.
En ce qui concerne la deuxième portion 16, celle-ci s’étend radialement depuis la première portion 15 jusqu’à une excroissance axiale 30 du carter 2. Plus précisément, la deuxième portion 16 s’étend entre :
- une deuxième paroi 27 du carter 2, qui délimite axialement vers l’intérieur cette deuxième portion 16 du circuit de refroidissement, et
- une deuxième paroi 28 du flasque 20, qui délimite axialement vers l’extérieur cette deuxième portion 16 du circuit de refroidissement.
On constate encore sur la figure qu’un joint 31 est positionné entre la deuxième paroi 28 et l’excroissance axiale 30 précitée, ce joint 31 étant notamment monté dans un logement 32 ménagé dans la tranche de cette deuxième paroi 28.
On constate encore sur la figure que la deuxième portion 16 s’étend de façon sensiblement rectiligne. La surface de support 13 appartient à la deuxième paroi 27 du carter 2. Cette surface de support 13 est la surface de cette deuxième paroi 27 qui étant opposée à la surface de cette paroi 27 qui est directement en regard de la deuxième portion 16.
La troisième portion 17 s’étend radialement depuis la première portion 15. Plus précisément, cette troisième portion 17 s’étend entre :
- une troisième paroi 35 du carter 2, qui délimite axialement vers l’intérieur cette troisième portion 17 du circuit de refroidissement, et
- une troisième paroi 36 du flasque 20, qui délimite axialement vers l’extérieur cette troisième portion du circuit de refroidissement.
On constate qu’une extrémité radiale de cette troisième portion est opposée à celle commune à la première portion 15 est formée par le carter 2.
Un autre joint 38 est positionné entre le circuit de refroidissement et le carter 2. Ce joint 38 est ici reçu dans un logement 40 ménagé dans la tranche de la troisième portion 36 du flasque 20.
On constate que, dans l’exemple décrit, les première 22, deuxième 27 et troisième 35 parois du carter appartienne à une seule et même pièce, c’est-à-dire qu’elles sont monobloc.
On constate également que les première 23, deuxième 28 et troisième 36 parois du flasque 20 sont également monobloc, le flasque étant ici monobloc.
Comme décrit, le circuit de refroidissement peut toujours être délimité, vers l’intérieur du compresseur, par le carter 2.
Le positionnement des joints 31 et 38 est tel qu’en cas de défaillance de ces derniers, le liquide contenu dans le circuit de refroidissement peut uniquement s’écouler vers l’extérieur du compresseur 1, et non vers l’intérieur de celui-ci.
L’invention n’est pas limitée à l’exemple qui vient d’être décrit.
Claims (12)
1. Ensemble (1), comprenant :
- un carter (2) de machine électrique tournante (3), définissant un espace intérieur apte à recevoir une machine électrique (3) tournant autour d’un axe (X), et
- un flasque (20) fixé sur ce carter (2) de manière à ce que le carter (2) et le flasque (20) définissent entre eux un circuit de refroidissement pour la machine, ce circuit comprenant une première portion (15) s’étendant axialement et dont l’extrémité intérieure est formée par une première paroi (22) du carter (2), et dont l’extrémité extérieure est formée par une première paroi (23) du flasque (20).
2. Ensemble selon la revendication 1, le circuit de refroidissement comprenant une deuxième portion (16), s’étendant notamment radialement depuis l’axe, une extrémité axiale de cette deuxième portion (16) étant formée par une deuxième paroi (27) du carter (2) et l’autre extrémité axiale de cette deuxième portion (16) étant formée par une deuxième paroi (28) du flasque (20).
3. Ensemble selon la revendication 2, la deuxième paroi (27) du carter (2) s’étendant radialement et définissant une surface de support (13) d’au moins un composant (10) de l’électronique de commande et/ou d’au moins un composant de l’électronique de puissance de la machine électrique tournante, cette surface de support (13) étant opposée à la surface de ladite deuxième paroi (27) du carter (2) qui est en regard du circuit de refroidissement.
4. Ensemble selon la revendication 3, le carter (2) comprenant une excroissance (30), s’étendant notamment sensiblement axialement, et définissant l’extrémité radiale de la deuxième portion (16) du circuit de refroidissement la plus éloignée de l’axe de rotation (X) de la machine.
5. Ensemble selon la revendication 3 ou 4, comprenant au moins un composant (10) d’électronique de commande et/ou au moins un composant d’électronique de puissance de la machine électrique tournante, ce composant (10) étant disposé en totalité sur la surface de support (13) de la deuxième paroi (27) du carter (2).
6. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, le circuit de refroidissement comprenant une troisième portion (17), s’étendant notamment radialement depuis l’axe (X), une extrémité axiale de cette troisième portion (17) étant formée par une troisième paroi (35) du carter (2) et l’autre extrémité axiale de cette troisième portion (17) étant formée par une troisième paroi (36) du flasque (20).
7. Ensemble selon la revendication 5 et la revendication 6, étant tel que lorsque l’on se déplace le long de l’axe de rotation (X) de la machine électrique (3), on trouve successivement:
- l’électronique de commande et/ou l’électronique de contrôle,
- puis la deuxième portion (16) du circuit de refroidissement,
- puis la première portion (15) du circuit de refroidissement,
- puis la troisième portion (17) du circuit de refroidissement.
8. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, étant tel que la paroi délimitant le circuit de refroidissement vers l’intérieur n’appartienne jamais au flasque (20).
9. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, étant tel que la paroi
5 délimitant le circuit de refroidissement vers l’intérieur appartienne exclusivement au carter (2).
10. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un ou plusieurs joints (31, 38) disposés de manière à ce que, partant du circuit de refroidissement, le ou les joints (31, 38) ne se rencontrent que lorsque l’on se déplace en éloignement de l’espace intérieur défini par le carter (2).
10
11. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, le flasque (20) étant réalisé d’une seule pièce.
12. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, formant un compresseur électrique de suralimentation.
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