FR3101210A1 - Refroidissement double parois - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif de refroidissement (1) pour une machine électrique tournante, comprenant deux chambres (2, 3) de forme sensiblement annulaire concentriques, une paroi intermédiaire (4) de forme sensiblement annulaire qui sépare les deux chambres qui s’étend sur sensiblement la longueur du système de refroidissement (1), deux parois radiales (5, 6) se situant sensiblement aux extrémités longitudinales du dispositif (1) délimitant longitudinalement lesdites chambres et un canal annulaire de liaison (17) entre les deux chambres. Figure 6 à publier
Description
La présente invention concerne le domainedes machines électriques tournantes, en particulier le refroidissement de machines électriques tournantes.
Elle concerne plus particulièrement le refroidissement d’une machine électrique tournante fermée à réluctance synchrone.
Une machine électrique tournante comporte classiquement une partie fixe, le stator, et une partie mobile en rotation, le rotor, disposées coaxialement l'une dans l'autre. Le rotor est généralement logé à l'intérieur du stator qui porte des bobinages électriques générant un champ magnétique tournant permettant d'entrainer en rotation le rotor. Le rotor comprend typiquement un corps formé d’un empilage de tôles, et placé sur un arbre de rotation. Ces tôles comprennent des logements pour des aimants permanents ou des bobines formant des pôles magnétiques à la périphérie du rotor. Les aimants peuvent apparaître à la surface du rotor ou être complètement intégrés au sein du rotor. Dans le cas des machines électriques tournantes synchro-reluctantes, le rotor peut comporter des aimants permanents logés à l’intérieur de barrières de flux portées par ce rotor, ces barrières de flux étant typiquement des espaces vides. On parle aussi de machine synchro-réluctante assistée par des aimants permanents.
Les machines électriques s’échauffent du fait des pertes par conduction (effet Joule), électromagnétiques (pertes fer) et mécaniques. Cet échauffement nuit à leur fonctionnement et conduit à la dégradation de leurs performances. Les principales sources de chaleur dans une machine électrique sont les bobinages, et notamment les têtes de bobines, du côté du stator, et les aimants et les paliers du côté du rotor. Typiquement, si les aimants du rotor ne sont pas refroidis, le flux magnétique est moins intense, ce qui conduit à une perte de couple et donc une dégradation des performances de la machine électrique. Une démagnétisation irréversible des aimants peut se produire. Le bobinage du stator est également sensible aux élévations de température : plus la température du bobinage est élevée, plus la conductivité électrique du cuivre et la durée de vie du bobinage sont réduites. La résistance du cuivre augmentant, il y a également une perte de rendement. Les divers composants électromagnétiques d’une machine électrique tournante, ainsi que certains matériaux isolants utilisés dans les pièces de la machine électrique, sont ainsi sensibles à l’échauffement produit en fonctionnement, et leur refroidissement est indispensable pour dissiper la chaleur produite, afin de conserver un bon rendement de la machine électrique, d’assurer une répétabilité de ses performances, d’allonger sa durée de vie et de limiter la maintenance.
La recherche d’un refroidissement performant est donc une préoccupation majeure pour les fabricants et les intégrateurs de machines électriques tournantes.
Différents types de refroidissement existent, souvent adaptés à la puissance de la machine, parmi lesquels les systèmes de refroidissement par air, constituant une solution généralement économique mais souvent cantonnée à des machines électriques peu puissantes du fait de son efficacité limitée (par exemple des moteurs électriques d’une puissance inférieure à 20 kW dans les applications de traction) et/ou des machines ouvertes (non étanches), les systèmes de refroidissement par fluide, par exemple par eau ou de l’huile, notamment utilisés dès que les pertes sont importantes comme dans le cas des moteurs de traction électriques. D’autres systèmes de refroidissement par hélium ou azote liquide peuvent être utilisés pour les machines électriques de centrales électriques.
Les dispositifs de refroidissement selon l’art antérieur présentent l’inconvénient de nécessiter un effort de fabrication élevé, notamment pour produire les parois de circulation du fluide. De plus, ces dispositifs de l’art antérieur présentent des pertes de charge importantes.
Le document WO2019/037930 décrit un tel dispositif constitué de zones circonférentielles et de zones hélicoïdales et le canal de circulation du fluide est subdivisé en plusieurs passages, cf. figures 1 et 2. Néanmoins, ce dispositif de refroidissement présente les inconvénients suivants :
• des pertes de charge dans le circuit d’eau inhérentes à la présence des rainures ;
• un usinage complexe ;
• des échanges non-axymétriques ou radialement hétérogène sur tout le cylindre (circuit en serpentin).
Le document CN207732553 décrit une structure de dissipation de la chaleur mettant en œuvre des chambres de circulation d’eau autour de la carcasse d’un moteur et des valves de communication entre les chambres, cf. figure 3. Néanmoins, ce dispositif de refroidissement présente les inconvénients suivants : les valves ne permettent pas de passer un débit important entre les chambres, limitant d’autant l’efficacité de refroidissement. De plus, cette réalisation avec les valves rend la conception du système de refroidissement complexe et onéreux.
Un objectif général visé par l’invention est de fournir un refroidissement performant et peu couteux pour une machine électrique tournante fermée, en particulier d’une machine électrique tournante à réluctance synchrone, aussi appelée synchro-réluctante, en vue de garantir les performances et le rendement souhaités de la machine électrique, en particulier dans le cas d’une machine électrique tournante fermée à réluctance synchrone, et notamment lorsque la machine électrique présente un indice de protection « IP » élevé conformément à la norme EN 60529, typiquement un indice de protection IP67, tout en réduisant les couts de fabrication du dispositif de refroidissement.
La présente invention concerne un dispositif de refroidissement de la partie externe dudit stator d’une machine électrique tournante comportant un stator, un rotor agencé au sein dudit stator, ledit dispositif de refroidissement étant sensiblement cylindrique et ledit dispositif de refroidissement comprenant :
-une première chambre,
-une deuxième chambre,
-les deux chambres étant de forme sensiblement annulaire concentriques,
-une paroi intermédiaire de forme sensiblement annulaire qui sépare les deux chambres qui s’étend sur sensiblement la longueur du système de refroidissement,
-deux parois radiales se situant sensiblement aux extrémités longitudinales du dispositif (1) délimitant longitudinalement lesdites chambres,
-un canal de liaison entre les deux chambres situé à proximité de l’une des deux parois radiales,
ledit dispositif de refroidissement étant caractérisé en ce que :
-le canal de liaison a une forme sensiblement annulaire.
Selon un mode de réalisation, ledit dispositif de refroidissement comprend
-un premier moyen de connexion fluidique,
-un deuxième moyen de connexion fluidique,
-le premier moyen de connexion fluidique étant en connexion fluidique avec la première chambre,
-le deuxième moyen de connexion fluidique étant en connexion fluidique avec la deuxième chambre.
Selon un mode de réalisation, au moins un des deux moyens de connexion fluidique se situe de manière sensiblement perpendiculaire à la paroi supérieure ou sensiblement perpendiculaire à une paroi radiale.
Selon un mode de réalisation, la première chambre a une épaisseur de 0.5 à 4 mm, préférablement 1 à 2 mm et/ou la deuxième chambre a une épaisseur de 0.5 à 4 mm, préférablement 1 à 2 mm.
Selon un mode de réalisation, ledit dispositif de refroidissement comprend une paroi inférieure délimitant la deuxième chambre et comportant au moins une des deux parois radiales.
Selon un mode de réalisation, ledit dispositif de refroidissement comprend une paroi supérieure délimitant la première chambre, ladite paroi supérieure ayant une forme annulaire, sensiblement circulaire.
Selon un mode de réalisation, la paroi intermédiaire est maintenue par rapport à la paroi inférieure au moyen d’un ensemble de picots et/ou rainures.
Selon un mode de réalisation, ledit dispositif de refroidissement comprend un ensemble de protubérances, lesdites protubérances se trouvant dans la deuxième chambre, en contact avec la paroi inférieure.
Selon un mode de réalisation, l’ensemble de protubérances comprend un ou plusieurs picots et/ou plusieurs rainures.
Selon un mode de réalisation, au moins l’un des picots, des ensembles de picots, de rainures ou de protubérances sont agencés suivant une ou plusieurs trajectoires du type sensiblement rectiligne, circonférentielle, hélicoïdale ou en sous-groupes de trajectoires différentes.
Selon un mode de réalisation, la deuxième chambre comporte un évasement à proximité du deuxième moyen de connexion fluidique. Préférablement, l’évasement a une forme annulaire.
Selon un mode de réalisation, ledit dispositif de refroidissement comprend une troisième chambre se situant entre le premier moyen de connexion fluidique et la première chambre. Préférablement, la troisième chambre a une forme sensiblement annulaire concentrique par rapport à la première chambre, ladite troisième chambre s’élongeant sur tout ou partie de la circonférence du dispositif de refroidissement.
Selon un mode de réalisation, ledit dispositif de refroidissement a une longueur au moins égale à la longueur axiale du corps dudit stator.
D'autres caractéristiques et avantages du procédé selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.
Liste des figures
La figure 1 illustre, schématiquement et de manière non limitative, une machine électrique équipée d’un système de refroidissement selon l’art antérieur.
La figure 2 illustre, schématiquement et de manière non limitative, une machine électrique équipée d’un système de refroidissement selon l’art antérieur.
La figure 3 illustre, schématiquement et de manière non limitative, une machine électrique équipée d’un système de refroidissement selon l’art antérieur.
La figure 4 illustre, schématiquement et de manière non limitative, une machine électrique équipée d’un système de refroidissement selon l’art antérieur (WO2019/037930) pour lequel nous avons réalisé une simulation CFD.
La figure 5 illustre, schématiquement et de manière non limitative, une machine électrique équipée d’un système de refroidissement selon un mode de réalisation de l’invention pour lequel nous avons réalisé une simulation CFD.
La figure 6 illustre, schématiquement et de manière non limitative, une machine électrique équipée d’un système de refroidissement selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 7 illustre, schématiquement et de manière non limitative, une mise en œuvre de l’invention selon un mode de réalisation.
La figure 8 illustre, schématiquement et de manière non limitative, le détail d’une mise en œuvre de l’invention selon un mode de réalisation.
La figure 9 illustre, schématiquement et de manière non limitative, le détail d’une mise en œuvre de l’invention selon un mode de réalisation.
La figure 10 illustre, schématiquement et de manière non limitative, le détail d’une mise en œuvre de l’invention.
Ce dispositif a été optimisé afin d’assurer une meilleure efficacité du refroidissement d’un appareil produisant de la chaleur et plus particulièrement, mais sans se limiter à cette application, d’un moteur électrique, identifié dans la suite de la description machine électrique.
La machine électrique comporte :
- un stator disposé dans un carter, le stator peut comprendre un corps de stator supportant des générateurs de flux magnétiques tels que des bobinages,
- un rotor agencé au sein du stator, de préférence, le rotor est agencé coaxialement au stator, le rotor comprend des générateurs de flux magnétiques tels que des aimants,
- un dispositif de refroidissement de la partie extérieure du stator, le dispositif de refroidissement est agencé autour du stator, le dispositif de refroidissement comprend un canal de circulation d’un fluide caloporteur (appelé aussi fluide de refroidissement), en particulier un liquide caloporteur, par exemple de l’eau, pour refroidir le stator.
De manière classique, les générateurs de flux du stator (bobinages) et du rotor (aimants) permettent de générer un champ magnétique permettant d'entrainer en rotation le rotor en association avec le champ magnétique généré par les aimants et/ou les bobinages du rotor.
Selon un exemple de réalisation, le corps du stator et le corps du rotor peuvent être réalisés par un empilement de tôles.
Le mode d’assemblage entre le dispositif de refroidissement et la machine électrique doit permettre un transfert optimal des calories à évacuer et peut être réalisé suivant différente méthodes de l’art, par exemple par empilement, usinage dans la masse, impression 3d, etc.
La figure 6 illustre, schématiquement et de manière non limitative, un mode de réalisation de l’invention.
Selon l’invention, le dispositif de refroidissement (1) est sensiblement cylindrique afin d’épouser la surface extérieure du corps à refroidir, à savoir le stator de la machine électrique. Dans ce but, le dispositif de refroidissement comprend deux chambres annulaire concentriques (2, 3) dans lesquelles circule le fluide de refroidissement. Le fluide de refroidissement circule consécutivement dans la première chambre (2) puis dans la deuxième chambre (3). La première (2) et la deuxième chambre (3) ont toutes deux une forme sensiblement annulaire concentrique afin d’épouser la forme extérieure du stator de la machine électrique. La première chambre (2) a un rôle d’homogénéisation du fluide sur tout le pourtour de la paroi intermédiaire (4). Cet effet est réalisé grâce à la sélection judicieuse de l’épaisseur de la chambre, épaisseur mesurée entre la paroi intermédiaire (4) et la paroi supérieure (10). La deuxième chambre (3) est située à proximité de la surface extérieure du corps à refroidir, afin de réaliser ce refroidissement.
L’invention met en œuvre une paroi intermédiaire (4) judicieusement dimensionnée qui permet d’assurer un fort coefficient d’échange radialement homogène avec des pertes de charge modérées dans le système de refroidissement. Cette paroi intermédiaire de forme sensiblement annulaire qui sépare les deux chambres (5, 6). Cette paroi intermédiaire (4) a une forme sensiblement cylindrique et peut être produite par divers moyens de fabrication comme moulage, poussage, étirage, etc. Avantageusement, cette paroi peut être équipée avec un épaulement pour faciliter le montage et pour réaliser l’étanchéité entre les deux chambres. Cette paroi s’étend sur sensiblement la longueur du système de refroidissement (1).
Le fluide caloporteur peut être de l’eau, de l’huile ou tout autre fluide souhaitable pour transporter les calories.
Le passage du fluide entre les deux chambres s’effectue à l’endroit de l’extrémité de la paroi intermédiaire (4). Le fluide de refroidissement s’écoule selon une direction longitudinale dans les deux chambres (2, 3). Dans la deuxième chambre (3), le fluide de refroidissement traverse en contre-courant par rapport à la direction de circulation dans la première chambre (2) de façon parfaitement radialement homogène sur la parois inférieure (9) au plus proche de la surface que l’on cherche à refroidir.
Conformément à une mise en œuvre de l’invention, le dispositif de refroidissement peut comprendre une paroi inférieure (9) délimitant la deuxième chambre. Cette paroi inférieure a un rôle de transmission de la chaleur du moteur vers le fluide caloporteur, donc elle sera réalisée de préférence d’un matériau caractérisé par une haute conductivité thermique. Cette paroi assure également la stabilité géométrique du dispositif de refroidissement, ce qui conditionne ses caractéristiques dimensionnelles. Cette paroi peut avoir une forme annulaire, sensiblement circulaire, épousant le pourtour du stator. On peut noter qu’afin de diminuer les couts de réalisation, cette paroi peut avoir une forme annulaire cylindrique, facile à fabriquer et garantissant un écoulement optimisé du fluide caloporteur.
Conformément à une mise en œuvre de l’invention, le dispositif de refroidissement peut comprendre une paroi supérieure (10) délimitant la deuxième chambre. Dans un mode de réalisation préférentiel, cette paroi peut comporter les moyens de connexion fluidique (7, 8) axialement, de manière perpendiculaire à ladite paroi. Cette paroi peut avoir une forme annulaire avec un renforcement à l’endroit des moyens de connexion fluidique, cf. figure 6. Ce renforcement a pour rôle d’assurer le positionnement des moyens de connexion fluidique. Cette paroi contribue également à assurer la stabilité géométrique du dispositif de refroidissement, ce qui conditionne ses caractéristiques dimensionnelles. Cette paroi peut avoir une forme annulaire, sensiblement circulaire, épousant le pourtour du stator. On peut noter qu’afin de diminuer les couts de réalisation, cette paroi peut avoir une forme annulaire cylindrique, facile à fabriquer et garantissant un écoulement optimisé du fluide caloporteur.
Les deux chambres sont délimitées longitudinalement au moyen de deux parois radiales (5, 6) se situant sensiblement aux extrémités longitudinales du dispositif (1). Ces parois radiales (5, 6) peuvent faire partie intégrante de la paroi inférieure (9). Cependant d’autres modes de montage sont envisageables pour l’homme de l’art, comme par exemple au moyen de flasques radiales qui peuvent être montées par exemple par vissage, par filetage, etc. sur la paroi inférieure (9). Avantageusement, l’étanchéité entre les parois radiales (5, 6) et la paroi supérieure peut être réalisée par joints toriques, visibles dans la Fig 6. D’autres modes de réalisation de l’étanchéité sont envisagés par l’homme de l’art, suivant les circonstances.
Selon l’invention, un canal de liaison (17) est disposé entre les deux chambres. Idéalement, ce canal de liaison (17) est situé à proximité de l’une des deux parois radiales (6) afin de maximiser les dimensions de la chambre (2). Le canal de liaison (17) a une forme sensiblement annulaire et une section de passage adaptée au débit désiré.
Selon l’invention, on obtient un échange thermique optimal car l’entrée du flux au niveau de la trajectoire du fluide de refroidissement dans la deuxième chambre (3), est complément axisymétrique. Les vitesses du fluide sont donc homogènes tout le long de la paroi inférieure (9). Les pertes de charge sont limitées grâce à une réduction significative du nombre de parois et en choisissant des parois lisses. Finalement la fabrication est effectuée à moindre coût grâce à un nombre réduit de composants, grâce à une facilité de réalisation des composants et grâce à un montage simplifié.
Conformément à une mise en œuvre de l’invention, le fluide caloporteur peut pénétrer dans le dispositif par l’intermédiaire d’un ou plusieurs moyens de connexion fluidique (7) et en ressort par l’intermédiaire d’un ou plusieurs moyens de connexion fluidique (8). Ces moyens peuvent avoir des formes diverses avec une variété de sections suivant les besoins de l’installation. Ces moyens de connexion fluidique peuvent se situer de manière sensiblement perpendiculaire à la paroi supérieure (10) ou sensiblement perpendiculaire à une paroi radiale.
La qualité de l’homogénéisation du front du fluide caloporteur est assurée par une longueur de parcours choisie de manière optimale entre le point d’entrée du fluide dans le dispositif par le moyen de connexion fluidique (7) et l’endroit du passage du fluide entre les deux chambres, à savoir le bord de la paroi intermédiaire (4). La dimension (A) étant la dimension entre la paroi axiale (6) et le moyen de connexion fluidique (7), cf. Fig 6, elle impacte directement le dimensionnement du volume nécessaire pour réaliser le flux axisymétrique. La dimension (B), étant la distance entre la paroi inférieure (9) et la paroi intermédiaire (4), cf. Fig 6, elle permet de définir la section de passage et donc la vitesse d’écoulement du fluide au niveau de la deuxième chambre.
Conformément à une mise en œuvre de l’invention, les chambres (2, 3) peuvent avoir une épaisseur qui tient compte des dimensions de la machine électrique. Avantageusement, les chambres (2, 3) peuvent avoir une épaisseur de l’ordre de 0.5 à 4 mm, préférablement 1 à 2 mm. Toujours afin d’optimiser l’homogénéisation du fluide de manière axisymétrique, la dimension (A) peut être de l’ordre de 3 à 200 mm, suivant les dimensions de la machine électrique. De plus, la dimension (A) peut être adaptée en fonction du besoin en refroidissement, à savoir si on souhaite obtenir un fort coefficient convectif ou plutôt de réduire davantage les pertes de charges.
Réalisation du dispositif de l’invention : le dispositif de l’invention est constitué de deux chambres concentriques (2 et 3) séparées par une paroi intermédiaire (4) (cf. Figure 6). Le positionnement de cette paroi intermédiaire (4), séparant les deux chambres du dispositif de refroidissement, requiert de la part de l’homme du métier une attention particulière quant à sa réalisation et à sa mise en place. Une solution que l’on propose est l’utilisation de picots ou de rainures sur la partie interne du canal d’écoulement (cf. Figure 7). En d’autres termes, des picots ou des rainures peuvent être prévus dans la deuxième chambre pour assurer le positionnement de la paroi intermédiaire. Un exemple de carter de refroidissement avec picots est présenté à la Figure 8. En terme de réalisation, les picots ou rainures peuvent être rectifiés sur l’extérieur de la paroi inférieure (9).
Conformément à une mise en œuvre de l’invention, la paroi intermédiaire peut être maintenue en position par rapport à la paroi inférieure au moyen d’un ensemble de picots (11) et/ou rainures (12).
Conformément à une mise en œuvre de l’invention, le dispositif de refroidissement peut comprendre un ensemble de protubérances (13, 14), lesdites protubérances se trouvant dans la deuxième chambre, en contact avec la paroi inférieure (9). Ces protubérances (13, 14) ont un rôle d’augmentation de la surface en contact avec le fluide afin d’augmenter l’échange thermique. Ces protubérances (13, 14) ont également un rôle de guidage du flux de fluide à l’intérieur des chambres.
Conformément à une mise en œuvre de l’invention, l’ensemble de protubérances (13, 14) peut comprendre un ou plusieurs picots (13) et/ou plusieurs rainures (14). Ces picots (13) et/ou rainures (14) sont clairement différenciés de l’ensemble de picots (11) et/ou rainures (12) décrits ci-dessus en ce que les premiers ne viennent pas en contact avec la paroi intermédiaire (4).
Conformément à une mise en œuvre de l’invention, au moins l’un des picots, des ensembles de picots, de rainures ou de protubérances sont agencés suivant une ou plusieurs trajectoires du type sensiblement rectiligne, circonférentielle, hélicoïdale ou en sous-groupes de trajectoires différentes. La figure 9 illustre une telle réalisation, dans laquelle les picots de l’ensemble de picots (11) sont alignés longitudinalement sur plusieurs lignes.
Conformément à une mise en œuvre de l’invention, la deuxième chambre comporte un évasement (15) à proximité du deuxième moyen de connexion fluidique. Cet évasement a une forme préférablement annulaire. Cet évasement a un rôle de relaxation de la couche de fluide qui se situe en sortie de la deuxième chambre afin de permettre un écoulement optimisé vers la sortie du dispositif de refroidissement.
Tel qu’illustrée en figure 10 et conformément à une mise en œuvre de l’invention de manière avantageuse, une troisième chambre (16) peut se situer entre le premier moyen de connexion fluidique et la première chambre. Cette troisième chambre (16) a une forme sensiblement annulaire concentrique par rapport à la première chambre, ladite troisième chambre s’élongeant sur tout ou partie de la circonférence du dispositif de refroidissement. Cette troisième chambre (16) a un rôle d’homogénéisation supplémentaire en amont de la première chambre (2). L’homme du métier peut, en fonction de circonstances particulières comme des contraintes dimensionnelles ou liés au caractéristiques du fluide employé, empiler cette troisième chambre (16) en amont de la première chambre (2) et peut également rajouter une autre chambre en aval de la deuxième chambre (3).
Conformément à une mise en œuvre de l’invention, le dispositif de refroidissement peut avoir une longueur au moins égale à la longueur axiale du corps dudit stator. En effet, l’objectif de l’invention est de maximiser les échanges calorimétriques en utilisant de manière optimale la surface de contact autour du stator de la machine électrique.
Comme il va de soi, l’invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation des évidements, décrits ci-dessus à titre d’exemple, elle embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.
Exemples
Les avantages du dispositif selon l’invention apparaissent plus clairement à la lecture de l’exemple d’application ci-après.
Afin de comparer l’efficacité de refroidissement du dispositif de l’art antérieur (WO2019/037930) par rapport à celui de l’invention (figure 6), nous avons réalisé une simulation CFD (Computational Fluid Dynamics, pouvant être traduit par mécanique des fluides numérique) pour un débit d’entrée d’eau équivalent à 1m/s (débit massique: 93,3 g/s). Les résultats sur la dispositif de l’art antérieur (WO2019/037930) sont présentés à la Fig 4. Les pertes de charge sont de 1397 Pa pour un coefficient d’échange thermique moyen de 2594W/m²/K. Les mêmes résultats (même conditions de simulation) sont présentées à la Fig 5 pour le dispositif de l’invention. Les pertes de charges sont beaucoup plus faibles dans cette configuration, seulement 590 Pa, soit une diminution de 57% de pertes de charges. Concernant le coefficient d’échange thermique, ce dernier augmente de 42%, en passant de 2594 à 3688 W/m²/K. Ces deux derniers résultats, à savoir une forte augmentation du coefficient d’échange et une forte diminution des pertes de charge, sont vraiment significatifs.
Claims (15)
- Dispositif de refroidissement (1) pour une machine électrique tournante comportant un stator, un rotor agencé au sein dudit stator, ledit dispositif de refroidissement (1) étant sensiblement cylindrique et ledit dispositif de refroidissement comprenant :
-une première chambre (2),
-une deuxième chambre (3),
-les deux chambres (2, 3) étant de forme sensiblement annulaire concentriques,
-une paroi intermédiaire (4) de forme sensiblement annulaire qui sépare les deux chambres qui s’étend sur sensiblement la longueur du système de refroidissement (1),
-deux parois radiales (5, 6) se situant sensiblement aux extrémités longitudinales du dispositif (1) délimitant longitudinalement lesdites chambres,
-un canal de liaison (17) entre les deux chambres situé à proximité de l’une des deux parois radiales (6),
ledit dispositif de refroidissement étant caractérisé en ce que :
-le canal de liaison (17) a une forme sensiblement annulaire. - Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, dans lequel ledit dispositif de refroidissement comprend
-un premier moyen de connexion fluidique (7),
-un deuxième moyen de connexion fluidique (8),
-le premier moyen de connexion fluidique (7) étant en connexion fluidique avec la première chambre (2),
-le deuxième moyen de connexion fluidique (8) étant en connexion fluidique avec la deuxième chambre (3). - Dispositif de refroidissement selon la revendication 2, dans lequel au moins un des deux moyens de connexion fluidique se situe de manière sensiblement perpendiculaire à la paroi supérieure ou sensiblement perpendiculaire à une paroi radiale.
- Dispositif de refroidissement selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première chambre a une épaisseur de 0.5 à 4 mm, préférablement 1 à 2 mm et/ou la deuxième chambre a une épaisseur de 0.5 à 4 mm, préférablement 1 à 2 mm.
- Dispositif de refroidissement selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de refroidissement comprend une paroi inférieure (9) délimitant la deuxième chambre et comportant au moins une des deux parois radiales.
- Dispositif de refroidissement selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de refroidissement comprend une paroi supérieure (10) délimitant la première chambre, ladite paroi supérieure ayant une forme annulaire, sensiblement circulaire.
- Dispositif de refroidissement selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la paroi intermédiaire est maintenue par rapport à la paroi inférieure au moyen d’un ensemble de picots (11) et/ou rainures (12).
- Dispositif de refroidissement selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de refroidissement comprend un ensemble de protubérances (13, 14), lesdites protubérances se trouvant dans la deuxième chambre, en contact avec la paroi inférieure.
- Dispositif de refroidissement selon la revendication 8 dans lequel l’ensemble de protubérances comprend un ou plusieurs picots (13) et/ou plusieurs rainures (14).
- Dispositif de refroidissement selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel au moins l’un des picots, des ensembles de picots, de rainures ou de protubérances sont agencés suivant une ou plusieurs trajectoires du type sensiblement rectiligne, circonférentielle, hélicoïdale ou en sous-groupes de trajectoires différentes.
- Dispositif de refroidissement selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la deuxième chambre comporte un évasement (15) à proximité du deuxième moyen de connexion fluidique.
- Dispositif de refroidissement selon la revendication 11, dans lequel l’évasement a une forme annulaire.
- Dispositif de refroidissement selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de refroidissement comprend une troisième chambre (16) se situant entre le premier moyen de connexion fluidique et la première chambre.
- Dispositif de refroidissement selon la revendication 13, dans lequel la troisième chambre a une forme sensiblement annulaire concentrique par rapport à la première chambre, ladite troisième chambre s’élongeant sur tout ou partie de la circonférence du dispositif de refroidissement.
- Dispositif de refroidissement selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de refroidissement a une longueur au moins égale à la longueur axiale du corps dudit stator.
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| WO (1) | WO2021058265A1 (fr) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2829286A (en) * | 1955-06-16 | 1958-04-01 | Kaybee Engineering Company Inc | Sealed electric motor |
| DE1134189B (de) * | 1957-12-14 | 1962-08-02 | Swf Kg | Einrichtung zur Abfuehrung der in Elektromotoren entstehenden Verlustwaerme bei Seilwinden |
| US3653785A (en) * | 1969-04-18 | 1972-04-04 | Stenberg Flygt Ab | Pump unit |
| WO2008133786A1 (fr) * | 2007-05-01 | 2008-11-06 | Tesla Motors, Inc. | Ensemble rotor à refroidissement par liquide |
| CN207732553U (zh) | 2018-01-29 | 2018-08-14 | 江阴协宏金属制品有限公司 | 一种改进型水冷散热的铝合金电机壳结构 |
| WO2019037930A1 (fr) | 2017-08-24 | 2019-02-28 | IFP Energies Nouvelles | Machine electrique avec dispositif de refroidissement comprenant un canal partiellement subdivise |
-
2019
- 2019-09-23 FR FR1910435A patent/FR3101210B1/fr active Active
-
2020
- 2020-09-04 WO PCT/EP2020/074797 patent/WO2021058265A1/fr active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2829286A (en) * | 1955-06-16 | 1958-04-01 | Kaybee Engineering Company Inc | Sealed electric motor |
| DE1134189B (de) * | 1957-12-14 | 1962-08-02 | Swf Kg | Einrichtung zur Abfuehrung der in Elektromotoren entstehenden Verlustwaerme bei Seilwinden |
| US3653785A (en) * | 1969-04-18 | 1972-04-04 | Stenberg Flygt Ab | Pump unit |
| WO2008133786A1 (fr) * | 2007-05-01 | 2008-11-06 | Tesla Motors, Inc. | Ensemble rotor à refroidissement par liquide |
| WO2019037930A1 (fr) | 2017-08-24 | 2019-02-28 | IFP Energies Nouvelles | Machine electrique avec dispositif de refroidissement comprenant un canal partiellement subdivise |
| CN207732553U (zh) | 2018-01-29 | 2018-08-14 | 江阴协宏金属制品有限公司 | 一种改进型水冷散热的铝合金电机壳结构 |
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