FR3128079A1 - Machine electrique tournante - Google Patents

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Abstract

Cette machine électrique tournante (300) comprend : un moteur électrique (100) comprenant un rotor (3), un stator (4) et un boîtier (20) ; une unité d’alimentation (200) comprenant un organe de dissipation thermique (6) formé en forme de plaque, un module de puissance (7) dont une surface sur un premier côté dans la direction axiale est connectée thermiquement à une surface sur un autre côté dans la direction axiale de l’organe de dissipation thermique (6), et un capot (8) formé en une forme cylindrique à fond et recouvrant l’organe de dissipation thermique (6) et le module de puissance (7) depuis l’autre côté dans la direction axiale et un côté radialement extérieur ; et un chemin de réfrigérant (9). Une portion de connexion connectant le moteur électrique (100) et l’unité d’alimentation (200) est prévue entre le boîtier (20) et l’unité d’alimentation (200). Une portion cylindrique (8a) du capot (8) s’étend en direction du premier côté dans la direction axiale et recouvre la portion de connexion depuis le côté radialement extérieur. Le chemin de réfrigérant (9) est prévu au niveau de l’un ou des deux parmi l’organe de dissipation thermique (6) et une zone entre l’organe de dissipation thermique (6) et le boîtier (20). Le chemin de réfrigérant (9) chevauche le module de puissance (7) en vue dans la direction axiale. La portion cylindrique (8a) du capot (8) a une ouverture (10) à travers laquelle passe un réfrigérant, en une position dans la direction circonférentielle différente d’une position dans la direction circonférentielle sur le côté radialement extérieur de la portion de connexion. Fig. 2

Description

MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE
La présente invention concerne une machine électrique tournante.
Une machine électrique tournante pour véhicule comprend, en plus d'un moteur électrique, une unité d'alimentation ayant un circuit de puissance pour commander le moteur électrique. Pour la machine électrique tournante d’un véhicule, une conception peu encombrante, une facilité de montage, une réduction de taille d'un faisceau de câblage connectant le moteur électrique et l'unité d'alimentation, et similaires, sont nécessaires. Par conséquent, une machine électrique tournante à dispositif de commande intégré qui est une machine électrique tournante dans laquelle un moteur électrique et une unité d'alimentation sont intégrés est en cours de développement.
De plus, une machine électrique tournante à dispositif de commande intégrée montée dans un véhicule hybride (HV) ou similaire doit avoir des performances de refroidissement élevées. Dans un cas où l'augmentation de température dans la machine électrique tournante à dispositif de commande intégrée est importante, il est nécessaire de réduire la densité de courant dans la machine électrique tournante à dispositif de commande intégré, de sorte que les performances de la machine électrique tournante à dispositif de commande intégré est abaissée. Dans un générateur électrique à CA de véhicule dans lequel un moteur électrique et un redresseur sont intégrés, une structure pour améliorer les performances de refroidissement pour le moteur électrique et le redresseur est divulguée (voir, par exemple, le Document Brevet 1). Dans la structure divulguée, une machine électrique tournante a un ventilateur fixé aux deux surfaces d'extrémité d'un rotor, et un dissipateur thermique de redresseur ayant un chemin d'écoulement constitué d'un matériau ayant une conductivité thermique élevée est prévu sur une surface latérale d'un support. Un réfrigérant s’écoule dans le chemin d'écoulement depuis l'extérieur. En outre, un chemin d'écoulement est défini par le support et une ouverture d'un capot de protection.
Document Brevet 1 : Publication Brevet japonais mise à disposition du public n° 3-178540
Dans le Document Brevet 1, le redresseur peut être refroidi par le réfrigérant s’écoulant. Cependant, dans un cas d'application de la structure divulguée à une machine électrique tournante à dispositif de commande intégré, puisque l'ouverture du capot de protection est grande, de l'eau boueuse saumâtre pénètre à l'intérieur de la machine électrique tournante lorsque la machine électrique tournante est aspergée d’eau, ayant ainsi un problème selon lequel l'intérieur de la machine électrique tournante est susceptible de se corroder. De plus, un composant pour protéger une portion électrifiée est nécessaire pour supprimer la corrosion. Par conséquent, un problème tient en ce que le coût de la machine électrique tournante augmente et la machine électrique tournante augmente en taille et donc en poids.
En particulier, dans un cas où une machine électrique tournante est montée dans un compartiment moteur d'un véhicule, il est nécessaire que la machine électrique tournante puisse être placée dans un espace limité. Dans un type de véhicule dans lequel seul un léger espace peut être assuré dans la direction radiale de la machine électrique tournante, des inconvénients se présentent, selon lesquels les composants interfèrent entre eux et un espace de travail pour attacher un connecteur pour connexion à un dispositif externe et à des vis de fixation ne peut pas être assuré. Dans le pire des cas, la machine électrique tournante ne peut pas être logée dans l'espace, de sorte que la machine électrique tournante ne peut pas être montée. Comme décrit ci-dessus, en fonction de l'agencement dans le compartiment moteur, des contraintes se présentent quant au montage de la machine électrique tournante, posant ainsi un problème en ce que la taille de la machine électrique tournante ne peut pas être augmentée. De plus, afin d'éviter une réduction des performances de la machine électrique tournante en raison de l'augmentation de température dans la machine électrique tournante, des composants ayant une résistance élevée à la chaleur doivent être utilisés dans la machine électrique tournante, posant ainsi un problème d'augmentation du coût pour la machine électrique tournante.
Problème technique
Ainsi, un objet de la présente invention est de proposer une machine électrique tournante à haute étanchéité à l’eau, à faible coût et petite en taille tout en conservant les performances de refroidissement d'un moteur électrique et d'une unité d'alimentation.
Une machine électrique tournante selon la présente invention comprend :un moteur électrique comprenant un rotor qui a un noyau de champ enroulé avec un enroulement de champ et tourne solidairement avec un arbre rotatif, un stator prévu sur un côté radialement extérieur du rotor et ayant un noyau de stator enroulé avec un enroulement de stator, et un boîtier recouvrant des côtés extérieurs du noyau de champ et du noyau de stator et retenant un premier côté d’extrémité et un autre côté extrémité de l’arbre rotatif via des paliers ; une unité d’alimentation comprenant un organe de dissipation thermique qui est formé en forme de plaque et dont une surface sur un premier côté dans une direction axiale est située sur un autre côté dans la direction axiale du boîtier, un module de puissance qui a un élément semi-conducteur de puissance pour activer et couper une alimentation de courant à l’enroulement de stator et dont une surface sur ledit premier côté dans la direction axiale est thermiquement connectée à une surface sur l’autre côté dans la direction axiale de l’organe de dissipation thermique, et un capot formé dans une forme cylindrique à fond et recouvrant l’organe de dissipation thermique et le module de puissance depuis l’autre côté dans la direction axiale et un côté radialement extérieur, l’unité d’alimentation étant située de l’autre côté dans la direction axiale du boîtier ; et un chemin de réfrigérant. Une portion de connexion connectant électriquement le moteur électrique et l’unité d’alimentation est prévue entre le boîtier et l’unité d’alimentation. Une portion cylindrique qui est une partie cylindrique du capot s’étend en direction du premier côté dans la direction axiale et recouvre la portion de connexion depuis le côté radialement extérieur. Le chemin de réfrigérant est prévu au niveau de l’un ou des deux parmi l’organe de dissipation thermique et une zone entre l’organe de dissipation thermique et le boîtier. Au moins une partie du chemin de réfrigérant chevauche le module de puissance vu dans la direction axiale. La portion cylindrique du capot a au moins une ouverture à travers laquelle passe un réfrigérant du chemin de réfrigérant, en une position dans la direction circonférentielle différente d’une position dans la direction circonférentielle sur le côté radialement extérieur de la portion de connexion.
Dans la machine électrique tournante selon l’invention, la portion de connexion connectant électriquement le moteur électrique et l’unité d’alimentation est prévue entre le boîtier et l’unité d’alimentation. La portion cylindrique du capot s’étend en direction du premier côté dans la direction axiale et recouvre la portion de connexion depuis le côté radialement extérieur. Le chemin de réfrigérant est prévu au niveau de l’un ou des deux parmi l’organe de dissipation thermique et une zone entre l’organe de dissipation thermique et le boîtier. Au moins une partie du chemin de réfrigérant chevauche le module de puissance vu dans la direction axiale. La portion cylindrique du capot a au moins une ouverture à travers laquelle passe un réfrigérant du chemin de réfrigérant, en une position dans la direction circonférentielle différente d’une position dans la direction circonférentielle sur le côté radialement extérieur de la portion de connexion. Ainsi, la partie située entre le boîtier et l’unité d’alimentation est recouverte par la portion cylindrique depuis le côté radialement extérieur, à l’exception de la partie d’ouverture, grâce à quoi l’entrée d’eau et d’un corps étranger depuis l’extérieur dans la machine électrique tournante peut être entravée sans ajout d’un composant de protection. Ainsi, il est possible de proposer une machine électrique tournante qui présente une haute étanchéité à l’eau, à faible coût et petite en taille tout en conservant les performances de refroidissement par le chemin de réfrigérant.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
Fig. 1
est une vue en perspective montrant schématiquement une machine électrique tournante selon le premier mode de réalisation de la présente divulgation ;
Fig. 2
est une vue en coupe montrant schématiquement la machine électrique tournante selon le premier mode de réalisation de la présente divulgation ;
Fig. 3
est une vue en coupe de la machine électrique tournante prise en une position de coupe transversale A-A en ;
Fig. 4
est une vue en coupe montrant schématiquement une autre machine électrique tournante selon le premier mode de réalisation ;
Fig. 5
est une vue en coupe montrant schématiquement une autre machine électrique tournante selon le premier mode de réalisation ;
Fig. 6
est une vue en coupe montrant schématiquement une machine électrique tournante selon le deuxième mode de réalisation de la présente divulgation ;
Fig. 7
est une vue en coupe de la machine électrique tournante prise en une position de coupe transversale B-B en ;
Fig. 8
est une vue en plan montrant un organe de dissipation thermique d’une machine électrique tournante selon le troisième mode de réalisation de la présente divulgation ;
Fig. 9
est une vue en plan montrant un organe de dissipation thermique d’une machine électrique tournante selon le quatrième mode de réalisation de la présente divulgation ;
Fig. 10
est une vue en perspective montrant un organe de dissipation thermique d’une machine électrique tournante selon le cinquième mode de réalisation de la présente divulgation ; et
Fig. 11
est une vue en perspective montrant un organe de dissipation thermique d’une machine électrique tournante selon le sixième mode de réalisation de la présente divulgation.

Claims (16)

  1. Machine électrique tournante (300) comprenant :
    un moteur électrique (100) comprenant un rotor (3) qui a un noyau de champ (3a) enroulé avec un enroulement de champ (3b) et tourne solidairement avec un arbre rotatif, un stator (4) prévu sur un côté radialement extérieur du rotor (3) et ayant un noyau de stator (4a) enroulé avec un enroulement de stator (4b), et un boîtier (20) recouvrant des côtés extérieurs du noyau de champ (3a) et du noyau de stator (4a) et retenant un premier côté d’extrémité et un autre côté extrémité de l’arbre rotatif via des paliers (71, 72) ;
    une unité d’alimentation (200) comprenant un organe de dissipation thermique (6) qui est formé en forme de plaque et dont une surface sur un premier côté dans une direction axiale est située sur un autre côté dans la direction axiale du boîtier (20), un module de puissance (7) qui a un élément semi-conducteur de puissance pour activer et couper le courant devant être fourni à l’enroulement de stator (4b) et dont une surface sur ledit premier côté dans la direction axiale est thermiquement connectée à une surface sur l’autre côté dans la direction axiale de l’organe de dissipation thermique (6), et un capot (8) formé dans une forme cylindrique à fond et recouvrant l’organe de dissipation thermique (6) et le module de puissance (7) depuis l’autre côté dans la direction axiale et un côté radialement extérieur, l’unité d’alimentation (200) étant située de l’autre côté dans la direction axiale du boîtier (20) ; et
    un chemin de réfrigérant (9), dans lequel
    une portion de connexion connectant électriquement le moteur électrique (100) et l’unité d’alimentation (200) est prévue entre le boîtier (20) et l’unité d’alimentation (200),
    une portion cylindrique (8a) qui est une partie cylindrique du capot (8) s’étend en direction du premier côté dans la direction axiale et recouvre la portion de connexion depuis le côté radialement extérieur,
    le chemin de réfrigérant (9) est prévu au niveau de l’un ou des deux parmi l’organe de dissipation thermique (6) et une zone entre l’organe de dissipation thermique (6) et le boîtier (20),
    au moins une partie du chemin de réfrigérant (9) chevauche le module de puissance (7) vu dans la direction axiale, et
    la portion cylindrique (8a) du capot (8) a au moins une ouverture (10) à travers laquelle passe un réfrigérant du chemin de réfrigérant (9), en une position dans la direction circonférentielle différente d’une position dans la direction circonférentielle sur le côté radialement extérieur de la portion de connexion.
  2. Machine électrique tournante (300) selon la revendication 1, dans laquelle
    une pluralité de modules de puissance (7) est prévue pour être agencée dans la direction circonférentielle, et
    le chemin de réfrigérant (9) s’étend dans la direction circonférentielle de manière à chevaucher la pluralité des modules de puissance (7) en vue dans la direction axiale.
  3. Machine électrique tournante (300) selon la revendication 2, dans laquelle
    la portion de connexion est prévue en un emplacement dans la direction circonférentielle, et
    le chemin de réfrigérant (9) s’étend dans la direction circonférentielle de manière à entourer l’arbre rotatif et la portion de connexion en vue dans la direction axiale.
  4. Machine électrique tournante (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle
    le chemin de réfrigérant (9) comprend un premier chemin de réfrigérant (9a) prévu au niveau de l’organe de dissipation thermique (6) et un second chemin de réfrigérant (9b) prévu au niveau d’une zone entre l’organe de dissipation thermique (6) et le boîtier (20), et
    un réfrigérant du premier chemin de réfrigérant (9a) et un réfrigérant du deuxième chemin de réfrigérant (9b) passent à travers la même ouverture (10).
  5. Machine électrique tournante (300) selon la revendication 4, dans laquelle
    le réfrigérant du premier chemin de réfrigérant (9a) refroidit l’unité d’alimentation (200), et
    le réfrigérant du deuxième chemin de réfrigérant (9b) refroidit le moteur électrique (100).
  6. Machine électrique tournante (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle
    l’ouverture (10) est une découpe formée en coupant la portion cylindrique (8a) depuis une extrémité sur ledit premier côté dans la direction axiale de la portion cylindrique (8a) en direction de l’autre côté dans la direction axiale.
  7. Machine électrique tournante (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle
    le capot (8) est fait de métal.
  8. Machine électrique tournante (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle
    la portion de connexion a un organe de distribution de puissance (5a) s’étendant dans la direction circonférentielle, et
    l’ouverture (10) est prévue en une position dans la direction circonférentielle différente d’une position dans la direction circonférentielle sur le côté radialement extérieur de l’organe de distribution de puissance (5a), dans la portion cylindrique (8a).
  9. Machine électrique tournante (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle
    le rotor (3) a un ventilateur (11b) fixé à une surface d’extrémité de l’autre côté dans la direction axiale du noyau de champ (3a), et
    le boîtier (20) a, de l’autre côté dans la direction axiale, au moins une entrée de réfrigérant (12) à travers laquelle le réfrigérant s’écoule.
  10. Machine électrique tournante (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle
    le module de puissance (7) est prévu sous une forme extérieure polygonale en vue dans la direction axiale, et
    le chemin de réfrigérant (9) est formé de sorte que, en vue dans la direction axiale, une ligne médiane du chemin de réfrigérant (9) croise une ligne latérale du module de puissance (7) à partir d’un côté extérieur du module de puissance (7), pour s’étendre sur un côté intérieur du module de puissance (7), puis croise une autre ligne latérale du module de puissance (7), pour s’étendre sur un côté extérieur du module de puissance (7).
  11. Machine électrique tournante (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle
    l’organe de dissipation thermique (6) a deux portions formant parois latérales (6b) saillant depuis la surface sur le premier côté dans la direction axiale en direction du premier côté dans la direction axiale et s’étendant le long du chemin de réfrigérant (9), formant ainsi des parois latérales des deux côtés du chemin de réfrigérant (9).
  12. Machine électrique tournante (300) selon la revendication 11, dans laquelle
    une ouverture sur ledit premier côté dans la direction axiale des deux portions formant parois latérales (6b) est recouverte par un organe formant couvercle (13).
  13. Machine électrique tournante (300) selon la revendication 12, dans laquelle
    l’organe formant couvercle (13) a au moins une saillie (6d) saillant en direction du côté du chemin de réfrigérant (9).
  14. Machine électrique tournante (300) selon la revendication 12 ou 13, dans laquelle
    l’organe formant couvercle (13) est fixé aux portions formant parois latérales (6b) via un matériau d’étanchéité.
  15. Machine électrique tournante (300) selon la revendication 12, dans laquelle
    l’organe formant couvercle (13) et l’organe de dissipation thermique (6) sont formés par moulage solidaire.
  16. Machine électrique tournante (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle
    le capot (8) a deux dites ouvertures (10),
    une entrée pour le réfrigérant du chemin de réfrigérant (9) est prévue à l’une des ouvertures (10), et une sortie pour le réfrigérant du chemin de réfrigérant (9) est prévue à l’autre ouverture (10), et
    le chemin de réfrigérant (9) ne débouche qu’à l’entrée et à la sortie.
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