FR3111025A1 - Rotor pour moteur électrique muni d’un circuit de refroidissement - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un rotor (10) pour moteur électrique (30) comprenant : - un arbre (12) de rotor monté rotatif autour d’un axe (X); - un paquet de tôles (14) monté coaxialement sur l’arbre (12) de rotor, ledit paquet de tôles (14) comprenant des premières cavités internes (141) et au moins deux deuxièmes cavités internes (142) symétriques par rapport à l’axe (X) de l’arbre (12) et entre elles, lesdites au moins deux deuxièmes cavités internes (142) traversant axialement l’intégralité du paquet de tôles (14) de telle sorte qu’elles débouchent, à l’une de ses extrémités, au niveau d’une face latérale avant (143) dudit paquet de tôles (14) et, à une autre de ses extrémités, au niveau d’une face latérale arrière (144) dudit paquet de tôles (14), lesdites au moins deux deuxièmes cavités internes (142) étant configurées pour permettre la circulation d’un fluide de refroidissement à l’intérieur du paquet de tôles (14); - une pluralité d’aimants permanents (15) logés à l’intérieur des premières cavités internes (141) du paquet de tôles (14); - un flasque avant (17) et un flasque arrière (19) montés coaxialement sur l’arbre (32) de rotor et agencés axialement de part et d’autre du paquet de tôles (14) de telle sorte à être contigus respectivement aux faces latérales avant et arrière (143, 144) du paquet de tôles (14); - des canaux (124, 126, 175, 195) de circulation d’un fluide de refroidissement. Figure 2

Description

Rotor pour moteur électrique muni d’un circuit de refroidissement

L’invention concerne un rotor pour moteur électrique agencé pour permettre une meilleure évacuation de la chaleur générée lors de son fonctionnement. L’invention concerne également un moteur électrique comprenant un tel rotor.

De manière générale, les moteurs électriques actuels comportent un rotor solidaire d’un arbre et un stator qui entoure le rotor. Le stator est monté dans un carter qui comporte des roulements pour le montage en rotation de l’arbre. Le rotor comporte un corps formé par un empilage de tôles ou roues polaires (claw pole) maintenues sous forme de paquet au moyen d’un système de fixation adapté. Le corps du rotor comporte des cavités internes logeant des aimants permanents. Le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue de dents délimitant deux à deux une pluralité d’encoches ouvertes vers l’intérieur du corps de stator et destinées à recevoir des enroulements de phase. Ces enroulements de phase traversent les encoches du corps de stator et forment des chignons faisant saillie de part et d’autre du corps de stator. Les enroulements de phase peuvent par exemple être constitués d’une pluralité de segments de conducteur en forme de U, les extrémités libres de deux segments adjacents étant reliées entre elles par soudage.

Dans le rotor, le paquet de tôles est enserré axialement entre un flasque avant et un flasque arrière montés coaxialement à l’arbre. Chaque flasque a globalement la forme d’un disque s’étendant dans un plan radial perpendiculaire à l’axe de l’arbre. Chaque flasque comporte un orifice central pour le montage coaxial sur l’arbre et plusieurs trous traversants destinés à recevoir des vis de fixation traversant axialement l’ensemble du paquet de tôles, lesdites vis étant solidarisées aux flasques au moyen d’écrous. Les flasques avant et arrière sont généralement formés d’un matériau amagnétique, conducteur de chaleur, par exemple un métal.

Le carter comporte généralement des paliers avant et arrière assemblés ensemble. Les paliers définissent une cavité interne dans laquelle sont logés le rotor et le stator. Chacun des paliers porte centralement un roulement à bille pour le montage en rotation de l’arbre du rotor.

Lors du fonctionnement du moteur, le courant circulant à travers les enroulements de phase du stator génère une chaleur importante qui doit être évacuée. Pour refroidir le moteur, il existe actuellement plusieurs solutions. L’une de ces solutions consiste à faire circuler de l’huile à travers l’arbre du rotor et à faire circuler ensuite cette huile le long du corps de stator de telle sorte qu’elle soit en contact avec les chignons des enroulements de phase. Une telle solution nécessite toutefois de prévoir de nombreuses modifications au niveau de la structure du moteur, ce qui la rend difficile à mettre en œuvre, et, donc, relativement couteuse. Une autre solution existante consiste à prévoir un circuit de refroidissement à l’intérieur du palier avec lequel est fretté le stator, un fluide de refroidissement circulant à l’intérieur du circuit de refroidissement permettant d’évacuer la chaleur générée par le stator via le palier. Cette solution présente toutefois l’inconvénient d’être relativement onéreuse et complexe à mettre en œuvre du fait de l’utilisation de paliers spécifiques incorporant un circuit de refroidissement en interne.

L’invention vise donc à proposer un rotor et un moteur électrique comprenant un tel rotor agencé pour permettre une meilleure évacuation de la chaleur générée lors de son fonctionnement et ne présentant pas les inconvénients des solutions existantes décrites précédemment.

A cet effet, l’invention concerne un rotor pour moteur électrique comprenant :

- un arbre de rotor monté rotatif autour d’un axe ;

- un paquet de tôles monté coaxialement sur l’arbre de rotor, ledit paquet de tôles comprenant des premières cavités internes et au moins deux deuxièmes cavités internes symétriques par rapport à l’axe de l’arbre et entre elles, lesdites au moins deux deuxièmes cavités internes traversant axialement l’intégralité du paquet de tôles de telle sorte qu’elles débouchent, à l’une de leurs extrémités, au niveau d’une face latérale avant dudit paquet de tôles et, à une autre de leurs extrémités, au niveau d’une face latérale arrière dudit paquet de tôles, lesdites au moins deux deuxièmes cavités internes étant configurées pour permettre la circulation d’un fluide de refroidissement à l’intérieur du paquet de tôles ;

- une pluralité d’aimants permanents logés à l’intérieur des premières cavités internes du paquet de tôles ;

- un flasque avant et un flasque arrière montés coaxialement sur l’arbre de rotor et agencés axialement de part et d’autre du paquet de tôles de telle sorte à être contigus respectivement aux faces latérales avant et arrière du paquet de tôles ;

caractérisé par le fait que l’arbre est muni d’au moins un premier canal interne de circulation d’un fluide de refroidissement, dit canal d’entrée, et d’au moins un deuxième canal interne de circulation d’un fluide de refroidissement, dit canal de sortie, et en ce que le flasque avant, respectivement le flasque arrière, est configuré pour former avec la face latérale avant, respectivement la face latérale arrière, du paquet de tôles au moins deux canaux de liaison avant, respectivement au moins deux canaux de liaison arrière, à l’intérieur duquel peut circuler un fluide de refroidissement, chacun desdits au moins deux canaux de liaison avant, respectivement arrière, étant en communication fluidique avec l’un desdits canaux d’entrée et de sortie et avec l’une desdites au moins deux deuxièmes cavités internes.

Ainsi configuré, le rotor de l’invention permettra de mieux évacuer la chaleur générée lors de son utilisation, du fait du passage d’un fluide de refroidissement dans des deuxièmes cavités internes formées à l’intérieur du paquet de tôles. Par ailleurs, le fait de faire circuler le fluide de refroidissement au travers des flasques d’extrémité génère peu de modifications au niveau de la structure générale du moteur électrique et, de ce fait, offre une solution relativement peu onéreuse au problème de l’évacuation de la chaleur dans les moteurs électriques.

Le rotor de l’invention pourra également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- lesdits au moins deux canaux de liaison avant sont en communication fluidique avec ledit canal d’entrée et lesdits au moins deux canaux de liaison arrière sont en communication fluidique avec ledit canal de sortie, de telle sorte qu’un fluide de refroidissement destiné au refroidissement du rotor puisse circuler dans le rotor successivement au travers du canal d’entrée, puis entre le flasque avant et la face latérale avant du paquet de tôles au travers desdits au moins deux canaux de liaison avant, puis à l’intérieur du paquet de tôles au travers desdites au moins deux deuxièmes cavités internes, puis entre le flasque arrière et la face latérale arrière du paquet de tôles au travers desdits au moins deux canaux de liaison arrière, et finalement au travers du canal de sortie.

- l’arbre comprend une portion d’extrémité avant creuse et une portion d’extrémité arrière creuse séparée de la portion d’extrémité avant par une portion centrale pleine, la portion d’extrémité avant, respectivement la portion d’extrémité arrière, étant traversée par une cavité centrale de forme cylindrique, ladite cavité centrale formant le canal d’entrée, respectivement le canal de sortie, de l’arbre, et au moins deux trous orientés radialement par rapport à l’axe de l’arbre sont formés à l’intérieur de la portion d’extrémité avant, respectivement de la portion d’extrémité arrière, de manière à déboucher d’un côté dans le canal d’entrée, respectivement le canal de sortie, et de l’autre côté dans lesdits au moins deux canaux de liaison avant, respectivement lesdits au moins deux canaux de liaison arrière.

- lesdits au moins deux canaux de liaison arrière sont en communication fluidique avec ledit canal d’entrée et lesdits au moins deux canaux de liaison avant sont en communication fluidique avec ledit canal de sortie, de telle sorte qu’un fluide de refroidissement destiné au refroidissement du rotor puisse circuler dans le rotor successivement au travers du canal d’entrée, puis entre le flasque arrière et la face latérale arrière du paquet de tôles au travers desdits au moins deux canaux de liaison arrière, puis à l’intérieur du paquet de tôles au travers desdites au moins deux deuxièmes cavités internes, puis entre le flasque avant et la face latérale avant au travers desdits au moins deux canaux de liaison avant, et finalement au travers du canal de sortie.

- l’arbre comprend une portion d’extrémité avant creuse et une portion d’extrémité arrière pleine séparée de la portion d’extrémité avant par une portion centrale creuse, la portion d’extrémité avant et la portion centrale étant traversées par une cavité centrale de forme cylindrique, ladite cavité centrale formant le canal d’entrée de l’arbre, la portion d’extrémité avant étant également traversée par au moins une cavité périphérique alignée coaxialement avec la cavité centrale, ladite au moins une cavité périphérique formant le canal de sortie de l’arbre, et au moins deux trous orientés radialement par rapport à l’axe de l’arbre sont formés à l’intérieur de la portion d’extrémité avant, respectivement de la portion centrale, de manière à déboucher d’un côté dans le canal de sortie, respectivement le canal d’entrée, et de l’autre côté dans lesdits au moins deux canaux de liaison avant, respectivement lesdits au moins deux canaux de liaison arrière.

- l’arbre comprend un corps principal muni d’un trou borgne aligné selon l’axe de l’arbre, ledit trou borgne comprenant deux sections contiguës de diamètres internes différents, à savoir une première section possédant un premier diamètre interne et une deuxième section possédant un deuxième diamètre interne, et un insert en matière plastique est logé à l’intérieur du trou borgne au niveau de la première section, ledit insert étant formé d’une partie tubulaire alignée avec la deuxième section du trou borgne et possédant un diamètre interne qui est sensiblement égal au deuxième diamètre interne, et d’une partie annulaire s’étendant radialement autour de l’une des extrémités de la partie tubulaire, ladite partie annulaire étant positionnée au niveau de l’interface entre la première section et la deuxième section du trou borgne et possédant un diamètre externe qui est sensiblement égal au premier diamètre interne, le canal d’entrée de l’arbre étant défini conjointement par la partie tubulaire de l’insert et par la deuxième section du trou borgne et le canal de sortie de l’arbre correspondant à l’espace délimité par la première section du trou borgne et par les parties tubulaire et annulaire de l’insert.

- l’insert comprend une ou plusieurs ailettes de séparation s’étendant radialement depuis la périphérie externe de la partie tubulaire, chacune des ailettes de séparation étant configurées pour séparer le canal de sortie en deux ou plusieurs segments de canaux de sortie.

- chacun des flasques avant et arrière possède une face interne en contact avec une face latérale du paquet de tôles, ladite face interne étant munie d’au moins deux rainures de forme oblongue s’étendant radialement depuis une zone centrale évidée dudit flasque, au niveau de laquelle lesdites rainures sont en communication fluidique avec le canal d’entrée ou de sortie de l’arbre, jusqu’à une zone intermédiaire dudit flasque faisant face à l’une desdites au moins deux deuxièmes cavités internes du paquet de tôles.

- chacune desdites rainures radiales fait face à un trou radial formé au travers de l’arbre, ledit trou radial débouchant d’un côté sur le canal d’entrée ou de sortie de l’arbre et de l’autre côté sur la paroi périphérique de l’arbre.

- chacun des flasques avant et arrière est muni sur sa face interne d’une rainure circulaire destinée à loger un joint d’étanchéité de forme annulaire, ledit joint d’étanchéité étant destiné à assurer l’étanchéité entre le flasque et le paquet de tôles.

L’invention concerne également un moteur électrique comprenant un rotor tel que défini précédemment.

L’invention sera davantage comprise à la lecture de la description non limitative qui va suivre, faite en référence aux figures ci-annexées.

est une vue en perspective tronquée d’un rotor selon un premier mode de réalisation de l’invention,

est une vue en coupe longitudinale du rotor selon la figure 1,

est une vue axiale arrière du rotor selon la figure 1, le flasque arrière ayant été retiré,

est une vue en perspective de l’arbre utilisé dans le rotor de la figure 1,

est une vue en coupe longitudinale de l’arbre de la figure 4,

est une vue en perspective de la face externe du flasque avant utilisé dans le rotor de la figure 1,

est une vue en perspective de la face interne du flasque de la figure 6,

est une vue en coupe longitudinale d’un rotor selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,

est une vue en coupe longitudinale d’un moteur électrique incorporant le rotor de la figure 8,

est une vue en perspective de l’arbre utilisé dans le rotor de la figure 8,

est une vue en coupe longitudinale de l’arbre de la figure 10,

est une vue axiale avant de l’arbre de la figure 10,

est une vue en perspective de l’insert utilisé dans l’arbre de la figure 10.

Dans l’ensemble de la description et dans les revendications, les termes « axial » et « radial » et leurs dérivés sont définis par rapport à l’axe de rotation du rotor. Ainsi, une orientation axiale se rapporte à une orientation parallèle à l’axe de rotation du rotor et une orientation radiale se rapporte à une orientation perpendiculaire à l’axe de rotation du rotor. Par ailleurs, par convention, les termes « avant » et « arrière » font référence à des positions séparées le long de l’axe de rotation du rotor. En particulier, l’extrémité « avant » de l’arbre du rotor correspond à l’extrémité de l’arbre sur laquelle peut être fixé(e) une poulie, un pignon, une cannelure destiné(e) à transmettre le mouvement de rotation du rotor à tout autre dispositif similaire de transmission de mouvements.

Les figures 1 à 3 représentent un rotor 10 selon un premier mode de réalisation de l’invention. Le rotor 10 comprend un corps sensiblement cylindrique formé par un paquet de tôles 14 réalisé dans un matériau ferromagnétique, notamment en acier, ledit corps étant solidaire en rotation d’un arbre 12 monté rotatif autour d’un axe X. Le rotor 10 comprend en outre une pluralité d’aimants permanents 15 destinés à être logés dans une pluralité de premières cavités internes 141 formées à l’intérieur du paquet de tôles 14 et disposées obliquement les unes aux autres, chacune des premières cavités internes 141 logeant un unique aimant permanent 15. Les aimants 15 pourront être constitués de terre rare par exemple. Dans le mode de réalisation représenté, les aimants 15 possèdent une forme de parallélépipède à section rectangulaire et sont alignés dans deux plans perpendiculaires à l’axe X de l’arbre 12, chacun desdits plans formant respectivement une face latérale avant 143 et une face latérale arrière 144 du paquet de tôles 14. Les aimants 15 sont répartis uniformément autour de l’axe X et sont disposés de manière à former un motif en étoile à plusieurs branches. Le paquet de tôles 14 est monté coaxialement sur l’arbre 12. L’arbre 12 pourra être emmanché en force à l’intérieur d’une ouverture centrale du paquet de tôles 14 de manière à lier en rotation le corps du rotor avec l’arbre 12.

Le paquet de tôles 14 est formé d’un empilement axial de tôles qui s’étendent dans un plan radial perpendiculaire à l’axe X de l’arbre 12. Une pluralité de trous de fixation 11 sont réalisés dans le paquet de tôles 14 pour permettre le passage de vis de fixation (non représentés) des tôles du paquet. Ces trous de fixation 11 sont traversants de sorte qu’il est possible de faire passer à l’intérieur de chaque trou 11 une vis. Une première extrémité des vis est en appui contre la face externe d’un flasque d’extrémité avant 17, tandis que l’autre extrémité des vis dépasse de la face externe d’un flasque d’extrémité arrière 19 et est filetée de manière à recevoir un écrou qui, une fois vissé, exerce une pression contre ladite face externe. Ainsi, le paquet de tôles 14 est enserré axialement entre le flasque d’extrémité avant 17 et le flasque d’extrémité arrière 19. Ces flasques 17, 19 pourront avantageusement permettre d’assurer un équilibrage du rotor 10 tout en permettant un bon maintien des aimants 15 à l’intérieur des premières cavités internes 141. L’équilibrage de ces flasques peut être effectué par ajout ou retrait de matière. Le retrait de matière peut être effectué par usinage, tandis que l’ajout de matière peut être effectué en implantant des éléments dans des ouvertures prévues à cet effet et réparties suivant la circonférence du flasque 17, 19.

Comme illustré sur la figure 3, le paquet de tôles 14 comprend par ailleurs une pluralité de deuxièmes cavités internes 142 s’étendant suivant une direction radiale par rapport à l’axe X et sont axialement traversantes. Ces deuxièmes cavités internes 142 sont configurées pour permettre la circulation d’un fluide de refroidissement à l’intérieur du paquet de tôles. Dans le mode de réalisation représenté, ces deuxièmes cavités internes 142 sont au nombre de quatre, à savoir les cavités 142a, 142b, 142c et 142d. Les cavités 142a-142d possèdent chacune une section en forme de portion d’anneau et sont réparties uniformément autour de l’axe X. Deux cavités 142a-142d directement adjacentes sont séparées par un segment radial 18 du paquet de tôles 14 de sorte qu’une partie annulaire centrale du corps du rotor est constitué d’une alternance de deuxième cavités internes 142a-142d et de segments radiaux 18. Comme représenté sur la figure 2, chaque cavité 142a-142d débouche, à l’une de ses extrémités, au niveau de la face latérale avant 143 dudit paquet de tôles 14, et, à une autre de ses extrémités, au niveau de la face latérale arrière 144 dudit paquet de tôles 14. Chacune des faces latérales avant et arrière 143, 144 fait face et est directement adjacente à une face interne 173, 193 des flasques avant et arrière 17, 19 respectivement.

En référence aux figures 4 et 5, il est représenté l’arbre 12 équipant le rotor de la figure 1. Cet arbre 12 comprend notamment une portion d’extrémité avant 121 creuse et une portion d’extrémité arrière 123 creuse séparée de la portion d’extrémité avant 121 par une portion centrale 122 pleine (la portion centrale 122 est délimitée par des traits pointillés sur la figure 5). La portion d’extrémité avant 121 est traversée par une cavité centrale 124 de forme cylindrique, ladite cavité possédant une extrémité avant 124a ouverte vers l’extérieur et une extrémité arrière 124b fermée. A proximité de l’extrémité arrière 124b est formée une série de quatre trous 125 orientés radialement par rapport à l’axe X de l’arbre 12, lesdits trous 125 étant disposés à angle droit les uns par rapport aux autres. Chacun des trous 125 possède une extrémité 125a radialement distante de la cavité centrale 124 et ouverte vers l’extérieur. La portion d’extrémité avant 121 est ainsi configurée pour permettre l’entrée d’un flux de fluide de refroidissement au niveau de l’extrémité avant 124a de la cavité centrale 124, puis la circulation dudit fluide de refroidissement au travers de la cavité centrale 124 jusqu’à atteindre les trous radiaux 125, puis au travers des trous radiaux 125 jusqu’à atteindre les extrémités 125a des trous 125. De manière symétrique, la portion d’extrémité arrière 123 est traversée par une cavité centrale 126 de forme cylindrique, ladite cavité possédant une extrémité arrière 126a ouverte vers l’extérieur et une extrémité avant 126b fermée. A proximité de l’extrémité avant 126b est formée une série de quatre trous 127 orientés radialement par rapport à l’axe X de l’arbre 12, lesdits trous 127 étant disposés à angle droit les uns par rapport aux autres. Chacun des trous 127 possède une extrémité 127a radialement distante de la cavité centrale 126 et ouverte vers l’extérieur. La portion d’extrémité arrière 123 est ainsi configurée pour permettre l’entrée d’un flux de fluide de refroidissement au niveau des extrémités 127a des trous radiaux 127, puis la circulation dudit fluide de refroidissement au travers des trous radiaux 127 jusqu’à atteindre la cavité centrale 126, puis au travers de la cavité centrale 126 jusqu’à atteindre l’extrémité arrière 126a de la cavité centrale 126.

Dans la suite de la description, et par convention, la cavité centrale 124 sera ainsi appelée le canal d’entrée du fluide de refroidissement et la cavité centrale 126 sera appelée le canal de sortie du fluide de refroidissement.

En référence aux figures 6 et 7, il est représenté le flasque avant 17 équipant le rotor 10 de la figure 1. Le flasque arrière 19 possédant une structure identique au flasque avant 17, les détails techniques donnés ci-dessous s’appliqueront de manière similaire au flasque arrière 19. Le flasque avant 17 se présente sensiblement sous la forme d’un disque comprenant notamment une face externe 171 et une face interne 173. La face interne 173 est en contact avec la face latérale avant 143 du paquet de tôles 14 (la face interne 193 du flasque arrière 19 est en revanche en contact avec la face latérale arrière 144 du paquet de tôles 14). La face interne 173 est munie d’une série de quatre rainures 175 de forme oblongue s’étendant radialement depuis une zone centrale 172 évidée dudit flasque jusqu’à une zone intermédiaire dudit flasque, les quatre rainures 175 étant disposées à angle droit les unes par rapport aux autres. La face externe 171 présente de ce fait une excroissance 178 épousant la forme en creux des rainures 175 sous-jacentes. Il est par ailleurs prévu des cavités 176 à section hexagonale au niveau de la face externe 171, chacune desdites cavités 176 étant apte à loger la tête d’une vis destinée à relier les flasques avant et arrière 17, 19. Un alésage 177 est de ce fait formé au travers du flasque avant 17 pour permettre le passage de la tige filetée de ladite vis.

Comme illustré sur la figure 7, chacune des rainures 175 possède une extrémité distale 175a et une extrémité proximale 175b. Dans la position montée du flasque avant 17 représentée sur la figure 1, l’extrémité distale 175a fait face à l’extrémité 125a d’un des trous radiaux 125 de l’arbre 12 et l’extrémité proximale 175b fait face à une des deuxièmes cavités internes 142a-142d du paquet de tôles 14. Ainsi, une communication fluidique s’opère entre les trous radiaux 125 de l’arbre 12 et les deuxièmes cavités internes 142a-142d par l’intermédiaire des rainures 175 du flasque avant 17. De manière similaire, une communication fluidique s’opère entre les trous radiaux 127 de l’arbre 12 et les deuxièmes cavités internes 142a-142d par l’intermédiaire de rainures radiales 195 formées au niveau de la face interne 193 du flasque arrière 19.

Dans la suite de la description, et par convention, les rainures 175 seront ainsi appelées canaux de liaison avant et les rainures 195 seront appelées canaux de liaison arrière.

Ainsi configuré, le rotor 10 pourra être refroidi par un fluide de refroidissement, comme de l’huile par exemple, ledit fluide de refroidissement circulant dans le rotor successivement au travers du canal d’entrée 124, puis entre le flasque avant 17 et la face latérale avant 143 du paquet de tôles 14 au travers des canaux de liaison avant 175, puis à l’intérieur du paquet de tôles 14 au travers des deuxièmes cavités internes 142a-142d, puis entre le flasque arrière 19 et la face latérale arrière 144 du paquet de tôles 14 au travers des canaux de liaison arrière 195, et finalement au travers du canal de sortie 126.

Comme représenté sur les figures 1 et 7, chacun des flasques avant et arrière 17, 19 est avantageusement muni sur sa face interne 173, 193 d’une rainure circulaire 174 destinée à loger un joint d’étanchéité 16 de forme annulaire, ledit joint d’étanchéité 16 étant destiné à assurer l’étanchéité entre le flasque avant ou arrière 17, 19 et le paquet de tôles 14. A cet effet, la rainure circulaire 174 sera radialement plus éloignée de la zone centrale 172 que les extrémités distales 175a des rainures 175.

La figure 8 représente un rotor 10 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Ce deuxième mode de réalisation diffère du premier mode décrit précédemment par l’arbre 12 utilisé, lequel induit un circuit de refroidissement également différent.

En particulier, comme représenté sur les figures 10 à 12, l’arbre 12 comprend un corps principal 120, formé d’une portion d’extrémité avant 121 et d’une portion d’extrémité arrière 123, lesdites portions d’extrémité étant séparées par une portion centrale 122 (la portion centrale 122 est délimitée par des traits pointillés sur la figure 11). Le corps principal 120 est muni d’un trou borgne 128 aligné selon l’axe X de l’arbre 12. Ce trou borgne 128 comprend deux sections contiguës de diamètres internes différents, à savoir une première section 128a possédant un diamètre interne D1 et une deuxième section 128b possédant un diamètre interne D2. Un insert 13 en matière plastique est logé à l’intérieur du trou borgne 128 au niveau de la première section 128a. Comme représenté sur la figure 13, cet insert 13 est formé d’une partie tubulaire 131, possédant un diamètre interne Di sensiblement égal au diamètre interne D2, et d’une partie annulaire 132 s’étendant radialement autour de l’une des extrémités de la partie tubulaire 131, ladite partie annulaire 132 possédant un diamètre externe De sensiblement égal au diamètre interne D1. Quatre ailettes 133 s’étendent radialement depuis la périphérie externe de la partie tubulaire 131, lesdites ailettes 133 étant perpendiculaires les unes aux autres. Chacune des ailettes 133 possède une longueur telle que son extrémité libre est tangente au bord périphérique externe de la partie annulaire 132. Lorsque l’insert 13 est fixé dans le corps principal 120, sa partie tubulaire 131 est alignée avec la deuxième section 128b du trou borgne 128 et sa partie annulaire 132 est positionnée au niveau de l’interface entre la première section 128a et la deuxième section 128b du trou borgne 128. Ainsi configuré, l’arbre 12 possède un premier canal 124, dit canal d’entrée, par lequel peut être acheminé un fluide de refroidissement destiné à refroidir le rotor 10, et au moins un deuxième canal 126, dit canal de sortie, par lequel peut sortir le fluide de refroidissement après avoir emmagasiné la chaleur provenant des aimants 15 et du paquet de tôles 14. Le canal d’entrée 124 est formé conjointement par la partie tubulaire 131 de l’insert 13 et par la deuxième section 128b du trou borgne 128. Le canal de sortie 126 est défini par l’espace périphérique entourant la partie tubulaire 131 de l’insert 13. Le canal de sortie 126 est ainsi délimité par la paroi interne de la première section 128a du trou borgne 128 et par les parties tubulaire et annulaire 131, 132 de l’insert 13. Ce canal de sortie 126 est divisé respectivement en quatre segments 126a, 126b, 126c et 126d de canal de sortie, deux segments directement adjacents étant séparés par une ailette 133. Par ailleurs, l’arbre 12 est muni de quatre trous 125 orientés radialement par rapport à l’axe X de l’arbre 12, lesdits trous 125 étant formés à l’intérieur de la portion d’extrémité avant 121 de manière à déboucher, d’un côté, dans l’un des segments 126a-126d de canal de sortie et, de l’autre côté, dans l’un des canaux de liaison avant 175, comme représenté sur la figure 8. De manière similaire, quatre trous 127 orientés radialement par rapport à l’axe X de l’arbre 12 sont formés à l’intérieur de la portion centrale 122 de manière à déboucher, d’un côté, dans le canal d’entrée 124 et, de l’autre côté, dans l’un des canaux de liaison arrière 195.

Ainsi configuré, le rotor 10 pourra être refroidi par un fluide de refroidissement, comme de l’huile par exemple, ledit fluide de refroidissement circulant dans le rotor successivement au travers du canal d’entrée 124, puis entre le flasque arrière 19 et la face latérale arrière 144 du paquet de tôles 14 au travers des canaux de liaison arrière 195, puis à l’intérieur du paquet de tôles 14 au travers des deuxièmes cavités internes 142a-142d, puis entre le flasque avant 17 et la face latérale avant 143 du paquet de tôles 14 au travers des canaux de liaison avant 175, et finalement au travers des segments 126a-126d de canal de sortie.

En référence à la figure 9, il est représenté un moteur électrique 30 équipé du rotor 10 de la figure 8. Ce moteur électrique 30 comprend notamment un carter en deux parties logeant le rotor 10 et un stator 36 annulaire qui entoure le rotor 10 de manière coaxiale à l’arbre 12. Le carter comprend notamment un palier avant 32 et un palier arrière 34 connectés l’un à l’autre au moyen de vis de fixation 31. Les paliers 32, 34 sont de forme creuse et portent chacun centralement un roulement à billes, respectivement 33 et 35, pour le montage en rotation de l’arbre 12. Des chignons 37 font saillie axialement de part et d’autre du corps de stator 36 et sont logés dans l’espace intermédiaire séparant le stator 36 des paliers respectifs 32, 34. Les paliers avant et arrière 32, 34 seront avantageusement constitués de métal.

L’invention n’est évidemment pas limitée aux modes de réalisation tels que décrits précédemment. En particulier, dans d’autres modes de réalisation (non représentés) de l’invention, le nombre de deuxièmes cavités internes 142, de canaux de liaison avant et arrière 175, 195 et de trous radiaux 125, 127 pourra différer de quatre. Ainsi, une configuration envisageable de l’invention pourrait consister en un rotor ne comprenant que deux deuxièmes cavités internes 142 disposées de manière symétrique par rapport à l’axe X de l’arbre 12.

Dans une autre configuration envisageable de l’invention, le rotor pourra comporter trois (ou un autre nombre impair) deuxièmes cavités internes 142, lesdites deuxièmes cavités internes 142 étant réparties de manière régulière autour de l’axe X afin de ne pas créer de balourd pour le rotor. En particulier, les centres de gravité respectifs des deuxièmes cavités internes 142 pourront former un triangle équilatéral dans un plan perpendiculaire à l’axe X et le centre de gravité de ce triangle équilatéral sera aligné avec l’axe X.

Dans une autre configuration envisageable de l’invention, le rotor 10 de la figure 8 pourrait comporter un insert 13 sans ailettes de séparation 133. De ce fait, le canal de sortie 126 ne serait pas divisé en segments 126a-126d de canal de sortie, mais consisterait en une unique cavité périphérique alignée coaxialement avec la cavité centrale 124 formée par la partie tubulaire 131 de l’insert 13.

Claims (11)

1. Rotor (10) pour moteur électrique (30) comprenant :
   - un arbre (12) de rotor monté rotatif autour d’un axe (X);
   - un paquet de tôles (14) monté coaxialement sur l’arbre (12) de rotor, ledit paquet de tôles (14) comprenant des premières cavités internes (141) et au moins deux deuxièmes cavités internes (142) symétriques par rapport à l’axe (X) de l’arbre (12) et entre elles, lesdites au moins deux deuxièmes cavités internes (142) traversant axialement l’intégralité du paquet de tôles (14) de telle sorte qu’elles débouchent, à l’une de leurs extrémités, au niveau d’une face latérale avant (143) dudit paquet de tôles (14) et, à une autre de leurs extrémités, au niveau d’une face latérale arrière (144) dudit paquet de tôles (14), lesdites au moins deux deuxièmes cavités internes (142) étant configurées pour permettre la circulation d’un fluide de refroidissement à l’intérieur du paquet de tôles (14);
   - une pluralité d’aimants permanents (15) logés à l’intérieur des premières cavités internes (141) du paquet de tôles (14);
   - un flasque avant (17) et un flasque arrière (19) montés coaxialement sur l’arbre (32) de rotor et agencés axialement de part et d’autre du paquet de tôles (14) de telle sorte à être contigus respectivement aux faces latérales avant et arrière (143, 144) du paquet de tôles (14);
   caractérisé en ce que l’arbre (12) est muni d’au moins un premier canal interne (124) de circulation d’un fluide de refroidissement, dit canal d’entrée, et d’au moins un deuxième canal interne (126) de circulation d’un fluide de refroidissement, dit canal de sortie, et en ce que le flasque avant (17), respectivement le flasque arrière (19), est configuré pour former avec la face latérale avant (143), respectivement la face latérale arrière (144), du paquet de tôles (14) au moins deux canaux de liaison avant (175), respectivement au moins deux canaux de liaison arrière (195), à l’intérieur duquel peut circuler un fluide de refroidissement, chacun desdits au moins deux canaux de liaison avant (175), respectivement arrière (195), étant en communication fluidique avec l’un desdits canaux d’entrée et de sortie (124, 126) et avec l’une desdites au moins deux deuxièmes cavités internes (142).
2. Rotor (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits au moins deux canaux de liaison avant (175) sont en communication fluidique avec ledit canal d’entrée (124) et lesdits au moins deux canaux de liaison arrière (195) sont en communication fluidique avec ledit canal de sortie (126), de telle sorte qu’un fluide de refroidissement destiné au refroidissement du rotor puisse circuler dans le rotor successivement au travers du canal d’entrée (124), puis entre le flasque avant (17) et la face latérale avant (143) du paquet de tôles (14) au travers desdits au moins deux canaux de liaison avant (175), puis à l’intérieur du paquet de tôles (14) au travers desdites au moins deux deuxièmes cavités internes (142), puis entre le flasque arrière (19) et la face latérale arrière (144) du paquet de tôles (14) au travers desdits au moins deux canaux de liaison arrière (195), et finalement au travers du canal de sortie (126).
3. Rotor (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’arbre (12) comprend une portion d’extrémité avant (121) creuse et une portion d’extrémité arrière (123) creuse séparée de la portion d’extrémité avant (121) par une portion centrale (122) pleine, la portion d’extrémité avant (121), respectivement la portion d’extrémité arrière (123), étant traversée par une cavité centrale de forme cylindrique, ladite cavité centrale formant le canal d’entrée (124), respectivement le canal de sortie (126), de l’arbre (12), et en ce qu’au moins deux trous (125, 127) orientés radialement par rapport à l’axe (X) de l’arbre (12) sont formés à l’intérieur de la portion d’extrémité avant (121), respectivement de la portion d’extrémité arrière (123), de manière à déboucher d’un côté dans le canal d’entrée (124), respectivement le canal de sortie (126), et de l’autre côté dans lesdits au moins deux canaux de liaison avant (175), respectivement lesdits au moins deux canaux de liaison arrière (195).
4. Rotor (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits au moins deux canaux de liaison arrière (195) sont en communication fluidique avec ledit canal d’entrée (124) et lesdits au moins deux canaux de liaison avant (175) sont en communication fluidique avec ledit canal de sortie (126), de telle sorte qu’un fluide de refroidissement destiné au refroidissement du rotor puisse circuler dans le rotor successivement au travers du canal d’entrée (124), puis entre le flasque arrière (19) et la face latérale arrière (144) du paquet de tôles (14) au travers desdits au moins deux canaux de liaison arrière (195), puis à l’intérieur du paquet de tôles (14) au travers desdites au moins deux deuxièmes cavités internes (142), puis entre le flasque avant (17) et la face latérale avant (143) au travers desdits au moins deux canaux de liaison avant (175), et finalement au travers du canal de sortie (126).
5. Rotor (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’arbre (12) comprend une portion d’extrémité avant (121) creuse et une portion d’extrémité arrière (123) pleine séparée de la portion d’extrémité avant (121) par une portion centrale (122) creuse, la portion d’extrémité avant (121) et la portion centrale (122) étant traversées par une cavité centrale de forme cylindrique, ladite cavité centrale formant le canal d’entrée (124) de l’arbre (12), la portion d’extrémité avant (121) étant également traversée par au moins une cavité périphérique alignée coaxialement avec la cavité centrale, ladite au moins une cavité périphérique formant le canal de sortie (126) de l’arbre (12), et en ce qu’au moins deux trous (125, 127) orientés radialement par rapport à l’axe (X) de l’arbre (12) sont formés à l’intérieur de la portion d’extrémité avant (121), respectivement de la portion centrale (122), de manière à déboucher d’un côté dans le canal de sortie (126), respectivement le canal d’entrée (124), et de l’autre côté dans lesdits au moins deux canaux de liaison avant (175), respectivement lesdits au moins deux canaux de liaison arrière (195).
6. Rotor (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’arbre (12) comprend un corps principal (120) muni d’un trou borgne (128a, 128b) aligné selon l’axe (X) de l’arbre (12), ledit trou borgne (128) comprenant deux sections contiguës de diamètres internes différents, à savoir une première section (128a) possédant un premier diamètre interne et une deuxième section (128b) possédant un deuxième diamètre interne, et en ce qu’un insert (13) en matière plastique est logé à l’intérieur du trou borgne au niveau de la première section (128a), ledit insert (13) étant formé d’une partie tubulaire (131) alignée avec la deuxième section (128b) du trou borgne et possédant un diamètre interne qui est sensiblement égal au deuxième diamètre interne, et d’une partie annulaire (132) s’étendant radialement autour de l’une des extrémités de la partie tubulaire (131), ladite partie annulaire (132) étant positionnée au niveau de l’interface entre la première section (128a) et la deuxième section (128b) du trou borgne et possédant un diamètre externe qui est sensiblement égal au premier diamètre interne, le canal d’entrée (124) de l’arbre (12) étant défini conjointement par la partie tubulaire (131) de l’insert (13) et par la deuxième section (128b) du trou borgne et le canal de sortie (126) de l’arbre (12) correspondant à l’espace délimité par la première section (128a) du trou borgne et par les parties tubulaire et annulaire (131, 132) de l’insert (13).
7. Rotor (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l’insert (13) comprend une ou plusieurs ailettes de séparation (133) s’étendant radialement depuis la périphérie externe de la partie tubulaire (131), chacune des ailettes de séparation (133) étant configurées pour séparer le canal de sortie (126) en deux ou plusieurs segments (126a-126d) de canaux de sortie.
8. Rotor (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun des flasques avant et arrière (17, 19) possède une face interne (173, 193) en contact avec une face latérale (143, 144) du paquet de tôles (14), ladite face interne (173, 193) étant munie d’au moins deux rainures (175, 195) de forme oblongue s’étendant radialement depuis une zone centrale (172) évidée dudit flasque, au niveau de laquelle lesdites rainures (175, 195) sont en communication fluidique avec le canal d’entrée (124) ou de sortie (126) de l’arbre (12), jusqu’à une zone intermédiaire dudit flasque faisant face à l’une desdites au moins deux deuxièmes cavités internes (142) du paquet de tôles (14).
9. Rotor (10) selon la revendication 8, caractérisé en ce que chacune desdites rainures radiales (175, 195) fait face à un trou radial (125, 127) formé au travers de l’arbre (12), ledit trou radial débouchant d’un côté sur le canal d’entrée (124) ou de sortie (126) de l’arbre (12) et de l’autre côté sur la paroi périphérique de l’arbre (12).
10. Rotor (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun des flasques avant et arrière (17, 19) est muni sur sa face interne (173, 193) d’une rainure circulaire (174) destinée à loger un joint d’étanchéité (16) de forme annulaire, ledit joint d’étanchéité (16) étant destiné à assurer l’étanchéité entre le flasque (17, 19) et le paquet de tôles (14).
11. Moteur électrique (30) comprenant un rotor (10) selon l’une des revendications précédentes.