FR3083021A1 - Machine electrique comprenant un conduit de refroidissement ayant un orifice de sortie situe dans une dent - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une machine électrique comprenant : [ un rotor comprenant un axe de rotation (X), [ un stator comportant un paquet de tôles (101) comprenant des tôles empilées axialement autour du rotor, le paquet de tôles (101) comprenant : i. une couronne (1010) comprenant une périphérie externe, ii. des dents statoriques (1011), caractérisé en ce que la machine électrique comprenant en outre un circuit de refroidissement comprenant un premier conduit de refroidissement (A) traversant une des dents statoriques (1011) et la couronne (1010), le premier conduit de refroidissement (A) comprend d'une part un orifice d'entrée (101 0A) débouchant sur la périphérie externe de la couronne (1010) et d'autre part un orifice de sortie (1011 A) débouchant sur une partie d'extrémité de la dent statorique (1011) pour que du liquide de refroidissement entrant dans l'orifice d'entrée (101 0A) sorte par l'orifice de sortie (1011 A) à l'intérieure de la machine électrique.

Description

Machine électrique comprenant un conduit de refroidissement ayant un orifice de sortie situé dans une dent

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention est relative à la machine électrique tournante à circuit de refroidissement optimisé. 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, 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 comprenant des logements et des pôles formés par exemple par des aimants permanents logés dans les logements. Le corps peut être formé par exemple 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. Un exemple de rotor 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. Ainsi le stator comprend une partie active comprenant le paquet de tôles et les parties d’enroulements dans les encoches du paquet de tôles et une partie inactive comprenant les chignons. Les enroulements de phase sont obtenus par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail. Ces enroulements sont des enroulements polyphasés connectés en étoile ou en triangle dont les sorties sont reliées à un pont redresseur de tension. Dans certains types de chaînes de traction de véhicule automobile, une machine électrique tournante réversible de forte puissance est couplée 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 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. En mode moteur, la machine électrique peut fournir une puissance comprise entre 15kW et 110KW pour soit aider le moteur thermique, soit mouvoir le véhicule auto électriquement. La machine électrique a tendance à s'échauffer en cours de fonctionnement que ce soit en mode alternateur ou en mode moteur.

En effet, plus le courant dans les conducteurs est important, plus les conducteurs de chaque enroulement chauffent notamment par l’effet de perte joules dû à la résistance du conducteur. L’augmentation de la température des enroulements augmente la résistance des conducteurs des enroulements. De ce fait, le fait que la température du stator augmente entraîne une augmentation de la résistance et donc diminue le rendement de la machine électrique.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE

Il est donc connu d’utiliser un circuit de refroidissement, notamment le refroidissement par huile ou par eau, dans la machine électrique pour permettre de refroidir le rotor et le stator afin d’améliorer le rendement de la machine. En particulier, lorsque le rotor est à aimant, c’est le stator qui produit le plus d’échauffement du fait des pertes joules par le courant circulant dans les enroulements.

Il est notamment connu que le rotor comprend un arbre rotor ayant un canal axial ayant un orifice axial et des canaux radiaux s’étendant du canal axial comprenant plusieurs trous de sortie de liquide de refroidissement de chaque extrémité du rotor pour, lorsque le rotor tourne par force centrifuge, envoyer le liquide contre les chignons du stator. Une pompe est alors fournie pour transférer de l’huile dans l’orifice axial pour l’éjecter par les trous.

Un tel dispositif permet un bon refroidissement aux extrémités axiales du stator et donc un refroidissement des chignons des enroulements du stator mais de manière moins efficace dans la partie active du stator.

II est connu aussi une machine comprenant une chambre de refroidissement autour du paquet de tôles et une pompe pour permettre de faire circuler le liquide autour du paquet de tôle. Cette machine permet d’améliorer le refroidissement de la partie active par la partie externe du paquet de tôles mais donc de manière moins efficace sur la partie interne de la partie active.

On constate qu’il existe un besoin d’améliorer le refroidissement du stator.

RÉSUMÉ DE L’INVENTION

Le conduit de refroidissement permet donc de refroidir à l’intérieur de la partie active du stator du fait du conduit traversant le paquet de tôles et en particulier une des dents statoriques du paquet de tôles.

En outre du fait que le conduit débouche à l’intérieur de la machine électrique permet au liquide de refroidissement d’être soit projeté, soit tombé par capillarité ou/et gravité sur une surface externe du rotor pour le refroidir.

Du fait de la rotation du rotor autour de son axe de rotation, le liquide de refroidissement va par force centrifuge être projeté sur d’autres dents statoriques du paquet de tôles et en outre sur des enroulements du stator, notamment les parties actives des enroulements.

II s’ensuit donc un meilleur refroidissement du stator.

Les dents statoriques dans l’art antérieur sont en générales pleines pour éviter une saturation magnétique. On évite donc de réaliser des trous traversant le paquet de tôle et en particulier dans les dents qui est plus sujet à des contraintes de dimensionnement et donc de saturation magnétique que la couronne. Dans l’invention, la partie de la canalisation dans la couronne forme un trou qui entraîne beaucoup moins d’effet de saturation du fait que celle-ci est située dans une zone en vis-à-vis de la dent statorique sujette à moins de saturation.

En outre dans l’invention, la réduction des pertes joules par le refroidissement produit par la circulation du liquide de refroidissement dans le conduit de refroidissement et dans la partie interne de la machine électrique est plus bénéfique que l’effet de saturation dans la dent. En d’autres termes, le rendement de machine électrique peut être augmenté du fait de la réduction des pertes joules malgré une saturation magnétique possible au niveau de la canalisation en particulier dans la dent statorique. En outre, le refroidissement de la machine électrique, notamment les enroulements, diminue le risque que la machine électrique atteigne une température prédéterminée critique pouvant entraîner une détérioration de la machine électrique ou l’arrêt de la machine électrique par une commande de sécurité de la machine électrique.

Le dispositif selon l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :

Selon un mode de réalisation, le stator comprend en outre des encoches, chaque encoche étant située entre deux dents. Le stator comprend en outre un bobinage formant des enroulements de phase, chaque enroulement de phase comprenant des bobines, chaque bobine comprend des parties actives dans les encoches.

Selon ce mode de réalisation, l’orifice de sortie débouche sur une partie de la dent statorique plus proche de l’axe de rotation du rotor que les parties actives de la bobine correspondante à la dent statorique.

Par bobine correspondante à la dent statorique, on entend la bobine comprenant des parties actives dans une encoche formée par la dent statorique.

Selon un mode de réalisation pouvant être combiné au mode de réalisation précédent, chacune des dents statoriques comprend une surface d’entrefer et le rotor comprend une surface externe, la machine électrique comprenant un entrefer formé entre les surfaces d’entrefer des dents statoriques et une surface externe du rotor, et en ce que l’orifice de sortie du premier conduit de refroidissement débouche dans la surface d’entrefer de la dent statorique correspondante.

Par dent statorique correspondante, on entend la dent statorique dans laquelle le conduit de refroidissement est traversant.

Le rotor de la machine électrique peut comprendre une surface externe irrégulière formant un entrefer de la machine électrique irrégulier.

Selon un mode de réalisation pouvant être combiné aux modes de réalisation précédent, chacune des dents statoriques comprend deux surfaces radiales de part et d’autre de la dent statorique formant chacune une surface d’une encoche et en ce que l’orifice de sortie d’un conduit de refroidissement débouche sur l’une des deux faces radiales.

Dans le cas où ce mode de réalisation est combiné au mode de réalisation précédent, dans lequel l’orifice de sortie du premier conduit de refroidissement débouche sur la surface d’entrefer, soit l’orifice de sortie débouchant sur la surface radiale est l’orifice de sortie d’un deuxième conduit de refroidissement du circuit de refroidissement d’une autre dent soit l’orifice de sortie débouche dans une arrête de la dent formée par la surface d’entrefer de la dent et la surface radiale de la dent. Dans le cas où ce mode de réalisation n’est pas combiné au mode de réalisation précédent, le conduit de refroidissement est le premier conduit de refroidissement.

Selon une réalisation, le paquet de tôles comprend des tôles fendues comprenant une fente dans une dent formant une des dents statoriques, pour former le conduit de refroidissement.

Par fente, on entend, une ouverture traversante radialement de part et d’autre de la tôle fendue.

Selon un exemple, chaque tôle fendue comprend une fente identique. Par fente identique, on entend une fente située au même endroit dans la tôle fendue et ayant une même orientation et une même épaisseur. Cela permet de faciliter le procédé de fabrication.

Par exemple, le conduit de refroidissement est de section rectangulaire. Ainsi il est plus simple de réaliser le paquet de tôles en groupant des tôles fendues en ayant les fentes identiques alignées axialement formant un conduit de refroidissement de section rectangulaire.

Selon un autre exemple, le paquet de tôles comprend des tôles fendues ayant différentes tailles de section de fente pour former un conduit proche d’une forme cylindrique. Cela permet d’améliorer le coefficient de frottement des parois du conduit. Dans le cas où le stator comprend plusieurs conduits de refroidissement, le paquet de tôles comprend plusieurs types de tôles fendues identiques de manière à former plusieurs conduits proches d’une forme cylindrique dans le paquet de tôles.

Selon un autre mode de réalisation que le précédent, le paquet de tôles comprend des tôles trouées comprenant des lumières traversantes axialement, et en ce qu’un groupe de tôles trouées alignées axialement forme un conduit de refroidissement du circuit de refroidissement. Le groupe de tôles trouées comprend donc des lumières donc chaque lumière est située dans une zone différente pour former le conduit de refroidissement traversant la couronne et la dent du paquet de tôles. Le conduit de refroidissement est donc incliné axialement.

Cela permet de refroidir de manière plus homogène le stator cependant l’inconvénient de ce mode de réalisation par rapport aux tôles fendues est d’une part le procédé de fabrication plus difficile du fait des différentes tôles trouées et d’autre part que la saturation se fait sur une zone de la dent et de la couronne qui s’étend plus axialement. Selon un exemple chaque lumière peut être un trou cylindrique formant un conduit de refroidissement cylindrique s’étendant axialement dans le paquet de tôles. L’intérêt du trou cylindrique c’est qu’il peut être formé par un perçage sur un groupe de tôle plein formant des tôles trouées.

Selon un mode de réalisation, pouvant être combiné aux autres modes de réalisations, Dans lequel le circuit de refroidissement comprend au moins un deuxième conduit de refroidissement décalé angulairement par rapport au premier conduit de refroidissement.

Cela permet d’avoir de pouvoir refroidir différentes parties du stator et d’avoir au maximum qu’une partie de la dent saturée.

Ainsi, le deuxième conduit de refroidissement traverse une autre dent statorique que celle du premier conduit de refroidissement.

Selon ce mode de réalisation combiné au mode de réalisation décrit précédemment, les tôles fendues formant le premier conduit sont décalées angulairement par rapport aux tôles fendues formant le deuxième conduit.

Selon un exemple de cette réalisation, les orifices de sortie de conduit de refroidissement sont décalés axialement et angulairement les uns par rapport aux autres de telle façon que chaque conduit de refroidissement est adapté à projeter du liquide de refroidissement sur une partie axiale de rotor correspondante et en ce qu’angulairement le rotor puisse projeter, par force centrifuge, le liquide de refroidissement sur une zone angulaire du stator correspondante.

Selon un exemple, lesdits orifices de sortie de liquide de refroidissement sont répartis axialement de manière régulière suivant une circonférence dudit stator.

Selon un mode de réalisation pouvant être combiné aux modes de réalisations comprenant des tôles fendues, le paquet de tôles comprend un groupe de tôles de maintien dans lequel chaque tôle de maintien comprend un diamètre supérieur aux tôles fendues et comprennent au moins un trou de maintien traversant la tôle axialement.

Le paquet de tôle comprend alors un groupe de tôles de maintien regroupées ensemble et un groupe de tôles comprenant les tôles fendues formant au moins un conduit de refroidissement.

Selon un mode de réalisation, lesdits conduits de refroidissement présentent une section identique les uns par rapport aux autres entre un et neuf millimètres carrés.

Selon un mode de réalisation, chaque dent comprenant un conduit de refroidissement comprend uniquement un seul conduit de refroidissement.

Cela permet qu’une dent ne soit pas trop saturée du fait du conduit.

Selon un mode de réalisation pouvant se combiner à l’un quelconque des modes de réalisations précédents, l’orifice de sortie est situé sur la surface d’entrefer de la dent. Selon un exemple de ce mode de réalisation, le conduit est radial, c’est-à-dire parallèle à la surface radiale de la dent.

Cela permet d’avoir une meilleure projection sur le rotor.

Selon un mode de réalisation avec ou en combinaison avec l’un ou les modes de réalisation, le circuit de refroidissement comprend en outre un tube de refroidissement entourant au moins une partie du paquet de tôle, le tube de refroidissement comprenant au moins une ouverture par conduit de refroidissement et en ce que l’ouverture est en vis-à-vis d’un orifice d’entrée de l’au moins un conduit de refroidissement correspondant et en ce que le tube de refroidissement comprend une entrée de liquide de refroidissement.

Cela permet d’amener le liquide de refroidissement sous pression pour le transporter dans le conduit de refroidissement.

Selon un mode de réalisation, le tube de refroidissement comprend une paroi interne monté serré sur une surface cylindrique externe de la périphérie externe du paquet de tôles et en ce que la paroi interne comprend au moins une ouverture en vis-à-vis de l’orifice d’entrée du canal de refroidissement.

Cela permet de réaliser le tube de refroidissement en réduisant les problèmes d’étanchéité.

La paroi interne pourra par exemple être emmanchée autour du paquet de tôle ou frettée sur le paquet de tôle.

Selon un autre mode de réalisation, le tube de refroidissement comprend au moins une partie d’une surface cylindrique externe de la périphérie externe du paquet de tôle et une bague comprenant une gorge interne, la bague étant montée au moins autour de la partie de la surface cylindrique du tube pour former ensemble le tube de refroidissement.

Selon un exemple, la bague est ouverte et en ce qu’elle comprend à chaque extrémité de l’ouverture de la gorge deux parois axiales fermant de part et d’autre la gorge. Selon un exemple, la bague est frettée ou emmanchée sur la surface cylindrique externe du paquet de tôle.

Le fait que la bague soit ouverte permet de faciliter le montage de la bague autour de de la surface cylindrique. La bague peut en effet être montée par déformation élastique angulaire comme un circlip, par exemple lors du frettage ou emmanchage.

Par exemple, la bague comporte deux parois radiales et un fond cylindrique délimitant la gorge interne de la bague.

La bague peut comprendre une section en forme de U ou V.

Le tube peut comporter en outre au moins un joint entre la surface cylindrique et au moins une des faces radiales de la bague pour diminuer les pertes de débit.

Selon un mode de réalisation, le tube de refroidissement comprend deux extrémités fermées et en ce que l’entrée de liquide est située au bord d’une des extrémités fermées.

Cela permet de former un seul sens de circulation du liquide de refroidissement pour permettre d’avoir moins de perte de débit.

Selon un exemple de ce mode de réalisation, la machine électrique est destinée à être montée en ayant l’axe horizontal et en ce que le tube de refroidissement entoure au moins cent quatre-vingts degrés, par exemple deux cent soixante degrés du paquet de tôles et en ce que les deux extrémités fermées du tube sont en bas du tube.

Du fait que le liquide de refroidissement va stagner en bas de la machine électrique par gravité, les dents du bas du stator vont donc être refroidis par le liquide de refroidissement provenant des autres conduits de refroidissement.

Selon une mise en œuvre de cet exemple, au moins 45° de la partie basse du paquet de tôle comprend des dents uniquement pleines. Par dent uniquement pleine on entend des dents dépourvues de conduits de refroidissement.

Dans le cas où le stator comprend plusieurs conduits de refroidissement, le fait que les conduits soient décalés angulairement permet d’améliorer l’étendue de la surface du stator recouverte par le liquide de refroidissement projeté du rotor au stator.

Dans le cas où le stator comprend plusieurs conduits, le fait que les conduits soient décalés axialement, permet d’améliorer l’étendue de la surface du stator recouverte par le liquide de refroidissement projeté du rotor au stator.

Selon une autre réalisation, la machine électrique est destinée à être montée en ayant l’axe vertical.

Ainsi, le liquide de refroidissement est projeté sur le rotor, la force centrifuge projette le liquide de refroidissement du rotor sur le stator qui par capillarité et par gravité descendra vers le bas de la machine pour refroidir le stator.

Dans le cas où le stator comprend plusieurs conduits, le fait que les conduits soient décalés angulairement permet d’augmenter la surface du stator recouverte par le liquide de refroidissement projeté du rotor sur le stator.

Dans le cas où le stator comprend plusieurs conduits, le fait que les conduits soient décalés axialement, permet que du liquide de refroidissement à une température plus basse soit aussi projeté sur la partie basse du rotor puis projeté par force centrifuge sur le stator en ayant une température plus basse que la température du liquide de refroidissement descendant par capillarité et gravité provenant d’un conduit plus haut.

Ainsi cela permet de refroidir le stator de manière plus homogène.

Les sections des conduits vers le bas peuvent par exemple soit avoir une section plus petite que ceux d’en haut ou soit être situé à l’autre extrémité du tube par rapport à l’entrée du liquide. Cela permet que le débit du liquide de refroidissement soit plus important en haut qu’en bas.

Selon un mode de réalisation, pouvant être combiné aux modes de réalisation précédent, la machine électrique comprend une carcasse fermant une extrémité axiale du stator fixée par des organes de fermeture traversant des trous de maintien du paquet de tôles et en ce que la carcasse comprend une sortie du liquide de refroidissement.

Selon un mode de réalisation, pouvant être combiné aux modes de réalisation précédent, le rotor comprend une virole destinée à être fixée à l’embrayage ou un amortisseur d’embrayage.

La virole peut aussi en outre être destinée à être fixée à un arbre d’une boîte de vitesse du véhicule automobile.

Selon un exemple des deux modes de réalisation précédents combinés ensemble, la carcasse fait partie d’une culasse d’une boîte de transmission destinée à comprendre en outre un embrayage et/ou une boîte de vitesse.

Selon un mode de réalisation, la machine électrique comprend une pompe connectée à la sortie de liquide de refroidissement et à l’entrée du tube de refroidissement pour aspirer le liquide de refroidissement provenant de la sortie de liquide de refroidissement située dans la chambre de moteur électrique et transférer le liquide de refroidissement aspiré dans l’entrée du tube de refroidissement.

Selon un exemple, le débit de la pompe est d’un demi litre à six litres par heure.

Selon un exemple, la machine comprend un radiateur connecté entre la sortie et l’entrée, par exemple entre la sortie et la pompe pour refroidir le liquide de refroidissement.

Selon un mode de réalisation, le liquide de refroidissement est de l’huile.

Selon une réalisation, ledit bobinage est un bobinage concentrique comprenant une pluralité de bobines par exemple vingt-sept bobines et en ce que chaque bobine entoure une dent et passe dans les deux encoches formées par les surfaces radiales de la dent.

Selon une réalisation, une puissance de la machine pourra être comprise entre 10kV\/ et 50kW.

Selon une réalisation, un diamètre extérieur du stator est compris entre 10 et 32 cm.

L’invention concerne aussi une boîte de transmission comprenant une machine électrique selon un ou plusieurs modes de réalisations décrits précédemment, et une culasse comprenant une portion formant une carcasse de la machine électrique, et en ce que la machine électrique est montée horizontalement dans la culasse de la boîte de transmission, la carcasse de la machine électrique comprenant en outre une sortie du liquide de refroidissement et en ce que la machine électrique comprend en outre une pompe connectée à la sortie de liquide de refroidissement et à l’entrée (131 A) du tube de refroidissement (13) pour aspirer le liquide de refroidissement provenant de la sortie de liquide de refroidissement située dans la chambre de moteur électrique et transférer le liquide aspiré dans l’entrée (131 A) du tube de refroidissement.

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.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :

- La figure 1 est un schéma de principe vue de haut d’un avant train 1 d’une voiture comprenant une machine électrique selon l’invention.

- La figure 2 est un schéma selon une vue tridimensionnelle d’un paquet de tôles d’une machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention,

- Les figures 3A, 3B, 3C représentent trois différentes tôles du paquet de tôles de la figure 2.

- La figure 4 représente une vue tridimensionnelle d’un tube d’une machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention,

- La figure 5 représente un ensemble comprenant le tube de la figure 4 monté sur le paquet de tôles de la figure 2.

- La figure 6 représente une machine électrique comprenant l’ensemble de la figure 5 selon un mode de réalisation.

Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE D’AU MOINS UN MODE DE RÉALISATION

La figure 1 représente un schéma de principe schématique, vue de haut d’un avant train 1 d’une voiture comprenant une machine électrique selon l’invention.

L’avant train 1 comporte un moteur à combustion interne 2 qui entraîne des roues 5, via une boîte de transmission 3 automatique ou manuelle et un différentiel 4.

La boite de transmission 3 comporte de manière connue un embrayage 6, une boite de vitesse 7, un arbre d’entrée 8 couplé au moteur à combustion interne 2 et un arbre de sortie 9 couplé au différentiel 4.

La boîte de transmission 3 comprend en outre une machine électrique 10 selon un mode de réalisation de l’invention. La machine électrique 10 comprend un stator 100 et un rotor 12 ayant un axe de rotation. En l’occurrence le rotor 12 est directement couplé à la sortie de l’embrayage 6. Le rotor 12 comprend en outre un arbre couplé à la boîte de vitesse 7.

Bien entendu, la machine électrique selon l’invention peut être montée selon d’autre architecture, par exemple entre la sortie de la boîte de vitesse 7 et le différentiel 9 ou encore entre l’arbre d’entrée 8 et l’embrayage 6.

Le stator 100 du moteur électrique 10 est raccordé à une extrémité d’un tuyau d’alimentation 111. Le tuyau d’alimentation 11 est raccordé à son autre extrémité à une pompe 11, en l’occurrence mécanique, couplée en rotation à l’arbre d’entrée 8.

La boite de transmission 3 comprend un liquide de refroidissement tel que de l’huile, la pompe 11, pompe le liquide de refroidissement de la boîte de transmission pour la transférer au stator 100 de la machine électrique 10 par le biais du tuyau 11.

Le train avant 1 peut comporter en outre un démarreur 16 comprenant un pignon 160 pour faire tourner une couronne 18 couplée au moteur thermique entre le vilebrequin et l’arbre d’entrée 8.

Le stator 100 comporte un paquet de tôles 101 comprenant des tôles empilées axialement autour du rotor 12.

Le paquet de tôles 101 est selon ce mode de réalisation représenté sur la figure 2. Le paquet de tôles 101 comprend une couronne 1010 comprenant une périphérie externe et des dents statoriques 1011 s’étendant radialement de la couronne 1010 vers l’axe de rotation X du rotor 12 et axialement le long de l’axe X.

Les dents statoriques 1011 comprennent chacune une surface d’entrefer et deux surfaces radiales de part et d’autre d’une surface d’entrefer. Par surface d’entrefer on entend la surface de la dent statorique 1011 en vis-à-vis du rotor 12.

La machine électrique 10 comprend un entrefer formé entre les surfaces d’entrefer des dents statoriques 1011 et une surface externe du rotor 12.

Dans ce mode de réalisation, la surface externe du rotor 12 visible sur la figure 6, est irrégulière, c’est-à-dire ne forme pas un cylindre parfait. L’entrefer est donc irrégulier.

Le paquet de tôles 101 comprend des encoches 1012 formées chacune entre deux surfaces radiales de deux dents statoriques 1011 successives.

Le stator 100 comprend un bobinage formant des enroulements de phase, chaque enroulement de phase comprend des bobines 105 représentées sur la figure 6, chaque bobine 105 comprend des parties actives dans les encoches et des parties de chignon en dehors de l’encoche longeant une dent statorique radialement.

La machine électrique 10 comprend un circuit de refroidissement comprenant selon ce mode de réalisation trois conduits de refroidissement A dans le stator. Chaque conduit de refroidissement A traverse une des dents statoriques 1011 et la couronne 1010. Un seul des trois conduits de refroidissement A a été représenté en pointillé sur la figure 2.

Chaque conduit de refroidissement A comprend un orifice d’entrée 1010A débouchant sur la périphérie externe de la couronne 1010, dont deux sont représentés sur la figure 2. En l’occurrence, l’orifice d’entrée 1010A débouche sur une surface cylindrique externe 1010B de la périphérie externe. Chaque conduit de refroidissement A comprend en outre un orifice de sortie 1011A débouchant sur une partie d’extrémité de la dent statorique 1011 dont seul un orifice d’entrée est représenté sur la figure 2.

Dans ce mode de réalisation, 45° de la partie basse du paquet de tôle 101 comprend des dents statoriques 1011 uniquement pleines. Par dents statoriques 1011 uniquement pleines on entend des dents dépourvues de conduits de refroidissement A.

La pompe 11 permet d’aspirer du liquide de refroidissement et d’envoyer par le biais du tuyau 111 du liquide de refroidissement dans chacun des orifices d’entrée puis à travers le conduit de refroidissement pour sortir par l’orifice de sortie 1011A à l’intérieur de la machine électrique.

En l’occurrence, l’orifice de sortie 1011A débouche sur une partie de la dent statorique 1011 plus proche de l’axe de rotation X du rotor 12 que les parties actives de la bobine. Ainsi, les bobines n’empêchent pas la sortie du liquide de refroidissement par l’orifice de sortie 1011A.

En l’occurrence, l’orifice de sortie 1011A est situé sur la surface d’entrefer de la dent. L’orifice de sortie 1011A débouche donc dans la surface d’entrefer de la dent statorique 1011.

Ainsi le liquide de refroidissement, en l’occurrence de l’huile peut être projeté sur le rotor 12 du fait que le conduit de refroidissement A débouche en vis-à-vis de la surface externe du rotor 12.

Du fait de la rotation du rotor, le liquide de refroidissement va par force centrifuge être projeté sur d’autres dents 1011 du paquet de tôles 101 et donc sur d’autres dents statoriques1011 et sur les bobines traversant les encoches 1012.

II s’ensuit donc un meilleur refroidissement du stator 10.

Chacun des trois conduits de refroidissement A est formé par des tôles fendues 101 A, visible sur la figure 3A, comprenant chacune une fente 1A située dans une des dents 1011 pour former deux parois du conduit de refroidissement A. Les deux autres parois du conduit de refroidissement A sont formées par deux autre tôles ayant une dent pleine en vis-à-vis axialement des fentes des tôles fendues.

Par exemple, le conduit de refroidissement A est formé par quatre tôles fendues 101A successives mais peut être au nombre de trois ou plus. Le paquet de tôles 101 comprend donc quatre tôles fendues 101 A dont les dents fendues sont alignées axialement.

Dans cet exemple chaque tôle fendue 101A est identique. Le conduit de refroidissement A a donc une section rectangulaire.

Le paquet de tôles 101 comprend en l’occurrence en outre des tôles pleines 101 B, c’est-à-dire non fendues et donc comprenant que des dents pleines.

Les conduits de refroidissement A sont en l’occurrence identique. Le paquet de tôles 101 comprend donc trois paquets de quatre tôles fendues 101 A.

Le paquet de tôle 101 comprend donc des tôles pleines 101B et trois groupes de tôles fendues 101A formant un ensemble de tôles. L’ensemble de tôles forment la surface cylindrique 1010B de la périphérie externe. L’ensemble de tôles pourrait aussi comporter aussi que des tôles fendues 101 A, dont des tôles fendues 101A comprendrait les dents pleines formant deux parois du conduit de refroidissement A et la fente A dans une dent décalée pouvant former un nouveau conduit de refroidissement A.

Les trois groupes de tôles fendues 101A sont décalés angulairement pour que chaque canal de refroidissement A soit sur une dent statorique 1011 différente. Autrement dit, une dent 1011 ne peut comporter en l’occurrence qu’un seul canal de refroidissement A dans ce mode de réalisation mais pourrait en comporter plusieurs.

Le paquet de tôles 101 comprend sur sa périphérie externe un épaulement de maintien 1010M, visible sur la figure 2, comprenant des organes de fixation, en l’occurrence des trous de maintien M.

Le paquet de tôle 101 comprend donc un groupe de tôles de maintien 101M visible sur la figure 3C dans lequel chaque tôle de maintien 101M comprend un diamètre supérieur aux tôles fendues 101A et tôles pleine 101 B. Chaque tôle de maintien M comprend au moins un trou de maintien M1 traversant la tôle de maintien 101M axialement.

Le paquet de tôles 101 comprend alors un groupe de tôles de maintien 101M regroupées ensemble et l’ensemble de tôles comprenant en l’occurrence trois groupes de tôles fendues 101A et des tôles pleines 101B formant en l’occurrence trois conduits de refroidissement.

Le circuit de refroidissement comprend en outre un tube de refroidissement 13 représenté sur la figure 4. Comme représenté sur la figure 5, le tube de refroidissement 13 entoure au moins une partie du paquet de tôle 101. Le tube de refroidissement 13 comprend des organes de fixations, en l’occurrence des chevilles 13M dans les trous M du paquet de tôles 101. Dans cet exemple de ce mode de réalisation, le nombre de chevilles 13M est inférieur au nombre de trous M.

Le tube de refroidissement 13 est donc calé angulairement et axialement par le biais des chevilles 13M dans les trous M pour entourer les conduits de refroidissement A.

Dans ce mode de réalisation, le tube de refroidissement 13 comprend une paroi interne 132 entourant le paquet de tôles 101. Le tube de refroidissement 13 peut être monté par frettage par exemple autour du paquet de tôles. La paroi interne 132 comprend au moins une ouverture 13A par conduit de refroidissement A. Seulement deux des trois ouvertures 13A sont visibles sur la figure 4. Chaque ouverture 13A est en vis-àvis d’un orifice d’entrée 1010A du conduit de refroidissement A correspondant. Le tube de refroidissement 13 comprend en outre une entrée 131 A. L’entrée 131A est raccordée au tuyau d’alimentation 111.

Ainsi, la pompe propulse le liquide de refroidissement selon un débit, par exemple six litres à l’heure dans le tuyau d’alimentation puis le liquide de refroidissement rentre dans le tube de refroidissement 13 lequel dispatche le liquide de refroidissement dans les trois conduits de refroidissement A. Le liquide de refroidissement sort ensuite de l’orifice de sortie 1011A pour être projeté sur la surface externe du rotor 12.

Dans ce mode de réalisation, le tube de refroidissement 13 entoure partiellement le paquet de tôles 101, mais pourrait dans un autre mode de réalisation entourer complètement à 360° le paquet de tôles 101. Le tube de refroidissement 13 comprend deux extrémités fermées 133 dont une seule est visible sur la figure 4. L’entrée 131A de liquide est située au bord d’une des extrémités fermées 133.

Cela permet de former un seul sens de circulation du liquide de refroidissement pour permettre d’avoir moins de perte de débit.

Dans ce mode de réalisation, la machine électrique 10 est montée dans la boîte de transmission 3 en ayant l’axe de rotation X horizontal. Le tube de refroidissement 13 entoure les % soit deux cent soixante-dix degrés, du paquet de tôles 101.

La machine électrique est montée horizontalement dans la boite de transmission 3 telle que les deux extrémités fermées 133 du tube de refroidissement 13 sont en bas du tube de refroidissement 13.

Du fait que le liquide de refroidissement va stagner en bas de la machine électrique 10 par gravité, les dents pleines du bas du stator 100 vont donc être refroidies par le liquide de refroidissement provenant des autres conduits de refroidissement A. Le niveau du liquide de refroidissement dans la boite de transmission 3 peut être contrôlé de manière que le niveau du liquide de refroidissement stagnant dans la machine électrique 10 n’atteignent pas la surface d’entrefer de la dent statorique 1011 le plus bas, c’est-à-dire n’atteigne pas l’entrefer.

Selon un exemple, la machine électrique 10 comprend une culasse pouvant faire partie de la carcasse de la boite de transmission 3. Cette carcasse peut fermer une extrémité axiale du stator 10 fixée par des organes de fermeture traversant les trous de maintien M du paquet de tôles 100. La carcasse comprend alors une sortie du liquide de refroidissement stagnant au fond de la machine électrique 10.

Dans ce mode de réalisation, le rotor 12 comprend un corps comprenant des logements et des pôles formés par exemple par des aimants permanents 122 logés dans les logements. Le rotor 12 comporte en outre une virole 121 fermant une extrémité axiale du stator 10. En d’autres termes la virole 121 est entourée par la carcasse et comprend une partie en vis-à-vis du stator 10. Cette virole 121 est couplée à l’embrayage 6, en particulier à la sortie de l’embrayage 6.

La carcasse entoure le stator et est fixée à l’aide des trous de maintien sur la carcasse de la machine électrique. La carcasse forme avec la virole 121 du rotor une chambre de la machine électrique 10 comprenant une chambre d’entrefer. La chambre d’entrefer comprend le volume d’entrefer et le volume entre les bobines et le volume d’entrefer.

Dans ce mode de réalisation, ledit bobinage est un bobinage concentrique comprenant une vingt-sept bobines 105 et en ce que chaque bobine 105 entoure une dent statorique 1011 et passe dans les deux encoches formées par les surfaces radiales de la dent statorique 1011.

La puissance de cette machine pourra être comprise entre 50kW et comprendra un diamètre extérieur du stator compris de 15 cm.

Naturellement, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits en référence aux figures et des variantes pourraient être envisagées sans sortir du cadre de l’invention.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Machine électrique (10) comprenant :

   un rotor (12) comprenant un axe de rotation (X), un stator (100) comportant un paquet de tôles (101) comprenant des tôles empilées axialement autour du rotor (12), le paquet de tôles (101) comprenant :

   i. une couronne (1010) comprenant une périphérie externe, ii. des dents statoriques (1011) s’étendant radialement de la couronne (1010) vers l’axe de rotation (X) et axialement le long de l’axe de rotation (X), caractérisé en ce que la machine électrique (10) comprenant en outre un circuit de refroidissement comprenant un premier conduit de refroidissement (A) traversant une des dents statoriques (1011) et la couronne (1010), le premier conduit de refroidissement (A) comprend d’une part un orifice d’entrée (1010A) débouchant sur la périphérie externe de la couronne (1010) et d’autre part un orifice de sortie (1011 A) débouchant sur une partie d’extrémité de la dent statorique (1011) pour que du liquide de refroidissement entrant dans l’orifice d’entrée (1010A) sorte par l’orifice de sortie (1011A) à l’intérieur de la machine électrique (10).
2. 2. Machine électrique (10) selon la revendication 1, dans le quel le stator comprend en outre :

   des encoches, chaque encoche étant située entre deux dents 1011, un bobinage formant des enroulements de phase, chaque enroulement de phase comprenant des bobines (105), chaque bobine (105) comprend des parties actives dans les encoches.
3. 3. Machine électrique (10) selon la revendication précédente, dans lequel l’orifice de sortie (1011) débouche sur une partie de la dent statorique (1011) plus proche de l’axe de rotation (X) du rotor (12) que les parties actives de la bobine (105) correspondante.
4. 4. Machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes , dans lequel chacune des dents statoriques (1011) comprend une surface d’entrefer et le rotor (12) comprend une surface externe, la machine électrique (10) comprenant un entrefer formé entre les surfaces d’entrefer des dents statoriques et une surface externe du rotor, et en ce que l’orifice de sortie (1011A) débouche dans la surface d’entrefer de la dent statorique correspondante.
5. 5. Machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le paquet de tôles (101) comprend des tôles fendues (101 A) comprenant une fente (A1) dans une dent formant une des dents statoriques (1011) pour former le conduit de refroidissement (A).
6. 6. Machine électrique (10) selon la revendication précédente, dans lequel chaque tôle fendue(101A) comprend une fente (A1) identique.
7. 7. Machine électrique (10) selon la revendication précédente, dans lequel le conduit de refroidissement (A) comprend une section rectangulaire.
8. 8. Machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de refroidissement comprend au moins un deuxième conduit de refroidissement (A) décalé angulairement par rapport au premier conduit de refroidissement (A).
9. 9. Machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de refroidissement comprend en outre un tube de refroidissement (13) entourant au moins une partie du paquet de tôle (101), le tube de refroidissement (13) comprenant au moins une ouverture (13A) par conduit de refroidissement (A) et en ce que l’ouverture (13A) est en vis-àvis d’un orifice d’entrée (1010A) de l’au moins un conduit de refroidissement (A) correspondant et en ce que le tube de refroidissement (13A) comprend une entrée de liquide de refroidissement (131 A).
10. 10. Boîte de transmission (3) comprenant une machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, et une culasse comprenant une portion formant une carcasse de la machine électrique, la machine électrique étant montée horizontalement dans la culasse de la boîte de transmission, la carcasse de la machine électrique comprenant en outre une sortie du liquide de refroidissement et en ce que la machine électrique comprend 5 en outre une pompe connectée à la sortie de liquide de refroidissement et à l’entrée (131 A) du tube de refroidissement (13) pour aspirer le liquide de refroidissement provenant de la sortie de liquide de refroidissement située dans la chambre de moteur électrique et transférer le liquide aspiré dans l’entrée (131 A) du tube de refroidissement.