FR3140493A1 - Set of rotating electric machine comprising an inverter - Google Patents
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Abstract
Ensemble de machine électrique tournante comportant un onduleur Ensemble (1) de machine électrique tournante, comportant : - une machine électrique tournante, - un onduleur (2), et - un carter (10) comportant une première partie (11) de carter habillant la machine électrique et une deuxième partie (12) de carter habillant l’onduleur, les première et deuxième parties de carter (11, 12) ménageant une circulation d’un fluide de refroidissement, notamment de l’eau, pour refroidir l’ensemble, comportant entre elles au moins une connexion fluidique (15), la connexion fluidique (15) comportant une partie mâle (15a) s’emmanchant sur une partie femelle (15b), la partie mâle (15a) étant réalisée d’un seul tenant avec le carter (10). Figure pour l’abrégé : Fig. 2bRotating electric machine assembly comprising an inverter Rotating electric machine assembly (1), comprising: - a rotating electric machine, - an inverter (2), and - a casing (10) comprising a first casing part (11) covering the electric machine and a second casing part (12) covering the inverter, the first and second casing parts (11, 12) providing circulation of a cooling fluid, in particular water, to cool the assembly, comprising between them at least one fluidic connection (15), the fluidic connection (15) comprising a male part (15a) fitting onto a female part (15b), the male part (15a) being made in one piece with the housing (10). Figure for abstract: Fig. 2b
Description
La présente invention concerne les machines électriques tournantes et plus particulièrement les machines comportant un onduleur. L’invention s’intéresse plus particulièrement aux ensembles de machine électrique tournante, comportant une machine électrique tournante, un onduleur et un carter, et à leur refroidissement.The present invention relates to rotating electrical machines and more particularly machines comprising an inverter. The invention is more particularly interested in rotating electrical machine assemblies, comprising a rotating electrical machine, an inverter and a casing, and their cooling.
L’invention porte plus particulièrement sur les machines synchrones ou asynchrones, à courant alternatif. Elle concerne notamment les machines de traction ou de propulsion de véhicules automobiles électriques (Battery Electric Vehicle) et/ou hybrides (Hybrid Electric Vehicle – Plug-in Hybrid Electric Vehicle), telles que les voitures individuelles, camionnettes, camions ou bus. L’invention s’applique également à des machines électriques tournantes pour des applications industrielles et/ou de production d’énergie, notamment navales, aéronautiques ou éoliennes.The invention relates more particularly to synchronous or asynchronous alternating current machines. It concerns in particular traction or propulsion machines for electric (Battery Electric Vehicle) and/or hybrid (Hybrid Electric Vehicle – Plug-in Hybrid Electric Vehicle) motor vehicles, such as individual cars, vans, trucks or buses. The invention also applies to rotating electrical machines for industrial and/or energy production applications, in particular naval, aeronautical or wind turbines.
On connait notamment par les demandes DE 102017 205970, FR 3 091 137 et EP 4 012 901 des ensembles comportant un carter de machine électrique et un carter d’onduleur, mais qui sont dépourvues d’un circuit hydraulique de refroidissement commun aux carters de la machine et de l’onduleur, voire qui sont dépourvues de circuit de refroidissement du carter de l’onduleur.We know in particular from the applications DE 102017 205970, FR 3 091 137 and EP 4 012 901 assemblies comprising an electric machine casing and an inverter casing, but which do not have a hydraulic cooling circuit common to the casings of the machine and the inverter, or even which do not have a cooling circuit for the inverter casing.
Dans US 2020/161922, le carter comporte une ouverture axiale exposant vers l’extérieur la machine électrique et l’onduleur.In US 2020/161922, the casing has an axial opening exposing the electrical machine and the inverter to the outside.
Dans CN 112448542, l’ensemble comporte un carter de la machine électrique, qui accueille les composants électroniques de l’onduleur, et ce carter est fermé par un simple couvercle. Il en est de même dans US 2017/232831, US 2006/064998, WO 2022/068892, CN 111130277 et WO 2020/202946. L’onduleur en tant que tel n’est pas supporté par le couvercle.In CN 112448542, the assembly includes a casing of the electrical machine, which accommodates the electronic components of the inverter, and this casing is closed by a simple cover. The same is true in US 2017/232831, US 2006/064998, WO 2022/068892, CN 111130277 and WO 2020/202946. The inverter itself is not supported by the cover.
Dans JP 2022081344, une douille rapportée permet d’assurer l’étanchéité de la connexion hydraulique du carter.In JP 2022081344, an attached sleeve ensures the sealing of the hydraulic connection of the casing.
Il existe un besoin pour améliorer encore le refroidissement des machines électriques tournantes comportant un onduleur.There is a need to further improve the cooling of rotating electrical machines comprising an inverter.
L’invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, grâce à un ensemble de machine électrique tournante, comportant :
- une machine électrique tournante,
- un onduleur, et
- un carter comportant une première partie de carter habillant la machine électrique et une deuxième partie de carter habillant l’onduleur,
les première et deuxième parties de carter ménageant une circulation d’un fluide de refroidissement, notamment de l’eau, pour refroidir l’ensemble, comportant entre elles au moins une connexion fluidique,
la connexion fluidique comportant une partie mâle s’emmanchant sur une partie femelle, la partie mâle étant réalisée d’un seul tenant avec le carter.The invention aims to meet this need and it achieves this, according to one of its aspects, thanks to a set of rotating electric machines, comprising:
- a rotating electric machine,
- an inverter, and
- a casing comprising a first casing part covering the electrical machine and a second casing part covering the inverter,
the first and second casing parts providing circulation of a cooling fluid, in particular water, to cool the assembly, comprising at least one fluid connection between them,
the fluid connection comprising a male part fitting onto a female part, the male part being made in one piece with the casing.
La partie mâle est formée d’un seul tenant avec le carter, par exemple usinée dans celui-ci. L’absence de pièce rapportée est économique et l’assemblage facilité, et permet également un gain de place.The male part is formed in one piece with the casing, for example machined into it. The absence of inserts is economical and assembly is easier, and also saves space.
La présence de la partie mâle réalisée d’un seul tenant avec le carter permet l’amélioration du centrage de la deuxième partie de carter sur la première partie de carter, notamment lors de la mise en place de la deuxième partie de carter sur la première partie de carter. On utilise la connexion fluidique pour réaliser le centrage des deux parties de carter l’une par rapport à l’autre.The presence of the male part made in one piece with the casing allows improvement of the centering of the second casing part on the first casing part, in particular when placing the second casing part on the first crankcase part. The fluid connection is used to center the two casing parts relative to each other.
Une telle connexion fluidique selon l’invention permet de combiner deux fonctions, à savoir une fonction d’étanchéité dans la circulation du fluide de refroidissement d’une part, et d’autre part le centrage des deux parties de carter l’une par rapport à l’autre.Such a fluid connection according to the invention makes it possible to combine two functions, namely a sealing function in the circulation of the cooling fluid on the one hand, and on the other hand the centering of the two casing parts relative to each other. to the other.
On obtient grâce à l’invention un alignement plus précis des passages de fluides entre les deux parties de carter.Thanks to the invention, a more precise alignment of the fluid passages between the two casing parts is obtained.
Un bon centrage permet en outre d’améliorer la répartition des forces appliquées entre les deux parties de carter et d’obtenir une bonne pression de contact entre elles avec un appui fort et homogène. La gestion de l’étanchéité entre les deux parties de carter en est facilitée, et la conception est plus aisée.Good centering also makes it possible to improve the distribution of forces applied between the two parts of the casing and to obtain good contact pressure between them with strong and homogeneous support. The management of the seal between the two parts of the casing is made easier, and the design is easier.
L’ensemble peut comporter une seule connexion fluidique entre les première et deuxième parties de carter. La présence d’une unique connexion hydraulique permet de ne pas mettre en contrainte l’étanchéité entre les deux parties de carter.The assembly may include a single fluid connection between the first and second casing parts. The presence of a single hydraulic connection makes it possible to avoid stressing the seal between the two casing parts.
La connexion fluidique peut être logée dans le carter. La connexion fluidique peut être logée dans un espace intérieur du carter ménagé par la première partie de carter et la deuxième partie de carter lorsqu’assemblées, dans lequel est logé l’onduleur.The fluidic connection can be housed in the housing. The fluid connection can be housed in an interior space of the casing formed by the first casing part and the second casing part when assembled, in which the inverter is housed.
Dans un mode de réalisation, les première et deuxième parties de carter forment, lorsqu’assemblées, la circulation du fluide de refroidissement. La circulation du fluide de refroidissement a lieu à la fois dans la première partie de carter et dans la deuxième partie de carter, de sorte que du fluide de refroidissement circule entre la première partie de carter et la deuxième partie de carter.In one embodiment, the first and second casing parts form, when assembled, the circulation of the cooling fluid. Circulation of the cooling fluid takes place in both the first housing part and the second housing part, such that cooling fluid circulates between the first housing part and the second housing part.
Une première circulation du fluide de refroidissement ménagée dans la première partie du carter et une deuxième circulation du fluide de refroidissement ménagée dans la deuxième partie du carter sont en communication fluidique, ce qui permet de simplifier la configuration du carter, et d’améliorer l’étanchéité entre l’onduleur et la machine. La compacité de l’ensemble est également améliorée.A first circulation of the cooling fluid provided in the first part of the casing and a second circulation of the cooling fluid provided in the second part of the casing are in fluid communication, which makes it possible to simplify the configuration of the casing, and to improve the seal between the inverter and the machine. The overall compactness is also improved.
En outre, l’assemblage de l’ensemble est facilité, les opérations nécessaires étant simplifiées. Par exemple, la connexion de la circulation du fluide de refroidissement entre les première et deuxième parties de carter se fait lors de leur assemblage. La connexion fluidique est assurée lors du montage, avec ainsi une seule opération.In addition, the assembly of the whole is facilitated, the necessary operations being simplified. For example, the connection of the circulation of the cooling fluid between the first and second casing parts is made during their assembly. The fluid connection is ensured during assembly, thus with a single operation.
Le nombre de pièces peut également être avantageusement limité.The number of parts can also be advantageously limited.
Enfin, la configuration selon l’invention permet une intégration améliorée de l’ensemble, avec une distinction aisée entre la machine électrique et l’onduleur, ce qui simplifie la fabrication et le service après-vente. Un changement de pièce défectueuse peut par exemple en être facilité, grâce notamment à l’envoi en réparation d’une partie seulement de l’ensemble.Finally, the configuration according to the invention allows improved integration of the whole, with easy distinction between the electric machine and the inverter, which simplifies manufacturing and after-sales service. Changing a defective part can, for example, be made easier, notably by sending only part of the assembly for repair.
Dans un mode de réalisation, une connexion fluidique entre une première circulation du fluide de refroidissement ménagée dans la première partie du carter et une deuxième circulation du fluide de refroidissement ménagée dans la deuxième partie du carter est logée dans le carter.In one embodiment, a fluid connection between a first circulation of the cooling fluid provided in the first part of the casing and a second circulation of the cooling fluid provided in the second part of the casing is housed in the casing.
Par «carter» il faut comprendre une enveloppe protégeant les différents éléments internes de l’ensemble, de l’onduleur et de la machine électrique, en particulier le rotor, le stator et l’onduleur. Le carter peut être rigide. Cette rigidité permet de ne pas engendrer d’harmoniques supplémentaires lors de tests vibratoires. Le carter peut être en une ou plusieurs parties, notamment en une, deux ou en trois parties. Les différentes parties du carter peuvent être réunies. En variante, le carter peut être fait en une seule partie d’un seul tenant. Le carter peut faire partie intégrante du châssis de l’appareil, par exemple d’un véhicule, comportant la machine électrique. Le carter peut porter les éléments principaux de la machine, notamment le stator et les roulements. Le carter peut porter les parties actives de la machine. Par « parties actives » il faut comprendre les éléments électriques et les éléments mécano magnétiques, par exemple le rotor et le stator, convertissant l'énergie mécanique en énergie électrique.By “ casing ” we must understand an envelope protecting the various internal elements of the assembly, the inverter and the electrical machine, in particular the rotor, the stator and the inverter. The casing may be rigid. This rigidity makes it possible to avoid generating additional harmonics during vibration tests. The casing can be in one or more parts, in particular in one, two or three parts. The different parts of the casing can be joined together. Alternatively, the casing can be made in a single piece. The casing can be an integral part of the chassis of the device, for example of a vehicle, comprising the electrical machine. The casing can carry the main elements of the machine, in particular the stator and the bearings. The casing can carry the active parts of the machine. By “active parts” we must understand the electrical elements and the mechanical-magnetic elements, for example the rotor and the stator, converting mechanical energy into electrical energy.
Le carter peut être usiné ou réalisé en fonderie. Le carter peut être réalisé en métal, par exemple en aluminium. En variante le carter peut être réalisé en un matériau plastique.The casing can be machined or made in a foundry. The casing can be made of metal, for example aluminum. Alternatively, the casing can be made of a plastic material.
Le carter peut être massif. Le poids du carter peut être supérieur à 2 kg, mieux supérieur à 3 kg, mieux supérieur 4 kg, étant par exemple de l’ordre de 5 kg ou 8 kg ou 17 kg. Le poids du carter peut être inférieur à 25 kg, mieux inférieur à 20 kg étant par exemple de l’ordre de 5 kg ou 8 kg ou 17 kg.The casing can be massive. The weight of the casing can be greater than 2 kg, better than 3 kg, better still greater than 4 kg, being for example of the order of 5 kg or 8 kg or 17 kg. The weight of the casing can be less than 25 kg, better less than 20 kg being for example of the order of 5 kg or 8 kg or 17 kg.
La partie mâle peut comporter un embout, lequel est notamment un cylindre creux. Il peut comporter une paroi délimitée par une surface externe et une surface interne. La surface interne du cylindre creux peut être cylindrique. L’embout peut être sensiblement indéformable. Ceci permet d’assurer un bon maintien mécanique du carter et réduire ainsi les vibrations.The male part may include an end piece, which is in particular a hollow cylinder. It may include a wall delimited by an external surface and an internal surface. The internal surface of the hollow cylinder may be cylindrical. The tip may be substantially non-deformable. This ensures good mechanical support of the casing and thus reduces vibrations.
La partie mâle peut être réalisée d’un seul tenant avec la deuxième partie de carter. Ainsi, le centrage est directement intégré dans la deuxième partie de carter, du côté de l’onduleur. L’étanchéité de la circulation du fluide de refroidissement est utilisée pour positionner la deuxième partie de carter. En variante, la partie mâle peut être réalisée d’un seul tenant avec la première partie de carter.The male part can be made in one piece with the second casing part. Thus, the centering is directly integrated into the second part of the casing, on the inverter side. The cooling fluid circulation seal is used to position the second casing part. Alternatively, the male part can be made in one piece with the first casing part.
La partie femelle peut être portée par la première partie de carter. En variante, la partie femelle peut être portée par la deuxième partie de carter.The female part can be carried by the first casing part. Alternatively, the female part can be carried by the second casing part.
La partie femelle peut comporter un alésage ménagé dans la partie de carter. En variante, elle peut être rapportée. Elle peut par exemple comporter un manchon rapporté. Elle peut par exemple être souple.The female part may include a bore formed in the casing part. Alternatively, it can be reported. It may for example include an attached sleeve. For example, it can be flexible.
L’une de la partie mâle ou de la partie femelle peut porter un joint d’étanchéité, notamment torique ou en K, en particulier la partie mâle portant un joint d’étanchéité, notamment torique ou en K. Un joint en K permet d’assurer une bonne étanchéité aux fluides et aux poussières. Il permet un bon autocentrage. L’étanchéité obtenue peut être radiale. Une telle forme de joint peut également permettre de faciliter le centrage, en évitant une perte de charge.One of the male part or the female part may carry a seal, in particular O-ring or K-shaped, in particular the male part carrying a seal, in particular O-ring or K-shaped. A K-shaped seal makes it possible to ensure good sealing against fluids and dust. It allows good self-centering. The seal obtained can be radial. Such a shape of joint can also make centering easier, avoiding load loss.
Par « joint en K », on entend un joint de forme spécifique en section transversale, en K, qui permet de limiter les efforts d’assemblage et/ou d’emmanchement tout en garantissant une ligne d’étanchéité importante.By “K-shaped joint”, we mean a joint with a specific shape in cross section, in K, which makes it possible to limit the assembly and/or fitting efforts while guaranteeing a significant sealing line.
La partie mâle peut comporter une gorge annulaire pour recevoir un joint d’étanchéité, notamment torique ou en K. La présence de cette gorge annulaire permet de bien positionner le joint d’étanchéité et d’éviter de rajouter de la matière entre la partie mâle et la partie femelle, ce qui permet d’améliorer le centrage.The male part may include an annular groove to receive a seal, in particular O-ring or K-shaped. The presence of this annular groove makes it possible to properly position the seal and avoid adding material between the male part. and the female part, which improves centering.
La deuxième partie de carter peut comporter une entrée de fluide de refroidissement provenant d’une alimentation extérieure, et la première partie de carter peut comporter une sortie de fluide de refroidissement vers une évacuation extérieure.The second housing part may include a cooling fluid inlet from an external supply, and the first housing part may include a cooling fluid outlet to an external outlet.
La deuxième partie de carter peut comporter une sortie de fluide de refroidissement vers la première partie de carter et peut être dépourvue d’entrée de fluide de refroidissement provenant de la première partie de carter.The second casing part may have a cooling fluid outlet to the first casing part and may have no cooling fluid inlet from the first casing part.
L’unique entrée de fluide de refroidissement peut être située sur la deuxième partie de carter et l’unique sortie de fluide de refroidissement peut être située sur la première partie de carter. Cette configuration est avantageuse dans la mesure où elle permet d’apporter le fluide de refroidissement en priorité vers l’onduleur, ce qui peut permettre un refroidissement plus efficace de celui-ci.The single coolant inlet may be located on the second casing portion and the single coolant outlet may be located on the first casing portion. This configuration is advantageous in that it allows the cooling fluid to be supplied as a priority to the inverter, which can enable more efficient cooling thereof.
En variante, l’unique entrée de fluide de refroidissement peut être située sur la première partie de carter et l’unique sortie de fluide de refroidissement peut être située sur la première partie de carter. Dans ce cas, la circulation de fluide de refroidissement peut être configurée pour conduire le fluide de refroidissement directement vers l’onduleur afin de permettre un refroidissement plus efficace de celui-ci, avant un retour vers la machine.Alternatively, the single cooling fluid inlet may be located on the first casing portion and the single cooling fluid outlet may be located on the first casing portion. In this case, the cooling fluid circulation can be configured to route the cooling fluid directly to the inverter to allow more efficient cooling thereof, before returning to the machine.
Les entrées et sorties de fluide de refroidissement peuvent comporter un ou plusieurs joints d’étanchéité. Ce ou ces joints peuvent être toriques.Coolant inlets and outlets may have one or more seals. This or these seals may be O-rings.
L’ensemble peut comporter un joint d’étanchéité périphérique, la connexion fluidique étant notamment située en dehors du périmètre du joint d’étanchéité périphérique. L’étanchéité périphérique apportée par ce joint permet d’améliorer l’étanchéité du volume intérieur du carter.The assembly may include a peripheral seal, the fluid connection being located in particular outside the perimeter of the peripheral seal. The peripheral sealing provided by this seal makes it possible to improve the sealing of the interior volume of the casing.
La connexion hydraulique peut être effectuée à l’extérieur de l’étanchéité périphérique, ce qui peut permettre deux étanchéités entre le passage de fluide de refroidissement et le volume intérieur du carter, à savoir l’étanchéité apportée par le joint d’étanchéité périphérique d’une part et d’autre part l’étanchéité apportée par le joint d’étanchéité de la connexion hydraulique mentionné plus haut, porté par la partie mâle ou la partie femelle.The hydraulic connection can be made outside the peripheral seal, which can allow two seals between the cooling fluid passage and the interior volume of the casing, namely the seal provided by the peripheral seal d on the one hand and on the other hand the sealing provided by the seal of the hydraulic connection mentioned above, carried by the male part or the female part.
Lorsque la connexion hydraulique est effectuée à l’extérieur de l’étanchéité périphérique, le fluide ne peut pas pénétrer dans le carter en cas de fuite. L’étanchéité est donc améliorée.When the hydraulic connection is made outside the peripheral seal, fluid cannot enter the housing in the event of a leak. The sealing is therefore improved.
Le carter peut ménager une ouverture axiale pour le passage d’un arbre de la machine électrique tournante. Le carter peut être dépourvu d’autre ouverture axiale. Ladite ouverture axiale est ménagée dans la première partie de carter. En particulier, le carter est dépourvu d’une ouverture axiale dans la deuxième partie de carter. Le carter comporte uniquement une ouverture axiale dans la première partie de carter.The casing can provide an axial opening for the passage of a shaft of the rotating electrical machine. The casing may have no other axial opening. Said axial opening is provided in the first part of the casing. In particular, the casing does not have an axial opening in the second casing part. The casing only has an axial opening in the first casing part.
Lorsque l’ensemble est observé en position d’utilisation, par exemple dans un véhicule électrique, la deuxième partie de carter est disposée au-dessus de la première partie de carter.When the assembly is observed in the position of use, for example in an electric vehicle, the second casing part is arranged above the first casing part.
L’onduleur peut être supporté mécaniquement par la deuxième partie de carter. En particulier, l’onduleur peut ne pas être supporté mécaniquement par la première partie de carter. La deuxième partie de carter joue un rôle de support mécanique pour l’onduleur et n’est pas un simple couvercle de fermeture pour le carter.The inverter can be mechanically supported by the second part of the casing. In particular, the inverter may not be mechanically supported by the first part of the casing. The second part of the casing plays a role of mechanical support for the inverter and is not a simple closing cover for the casing.
Le carter est formé par l’assemblage de la première partie de carter et de la deuxième partie de carter. Lorsqu’assemblées, la première partie de carter et la deuxième partie de carter forment un espace intérieur clos dans lequel est logé l’onduleur, notamment une carte de circuit imprimé de celui-ci.The casing is formed by the assembly of the first casing part and the second casing part. When assembled, the first casing part and the second casing part form a closed interior space in which the inverter, in particular a printed circuit board thereof, is housed.
L’onduleur peut comporter une carte de circuit imprimé logée dans la deuxième partie de carter.The inverter may include a printed circuit board housed in the second housing part.
Dans la machine selon l’invention, toute l’électronique peut être portée par l’onduleur. L’onduleur peut être relié mécaniquement à un connecteur de phases.In the machine according to the invention, all the electronics can be carried by the inverter. The inverter can be mechanically connected to a phase connector.
La machine peut comporter des conducteurs de bobinage stator, au moins une partie des conducteurs de bobinage stator de la machine, voire une majorité des conducteurs de bobinage stator de la machine, étant en forme d'épingle en U ou en I.The machine may include stator winding conductors, at least part of the stator winding conductors of the machine, or even a majority of the stator winding conductors of the machine, being in the shape of a U or I pin.
La machine peut être utilisée comme moteur ou comme générateur. La machine peut être à reluctance. Elle peut constituer un moteur synchrone ou en variante un générateur synchrone. En variante encore, elle constitue une machine asynchrone. La machine électrique peut ne pas être un alternateur.The machine can be used as a motor or generator. The machine can be reluctance. It can constitute a synchronous motor or, alternatively, a synchronous generator. As a further variant, it constitutes an asynchronous machine. The electrical machine may not be an alternator.
La vitesse maximale de rotation de la machine peut être élevée, étant par exemple supérieure à 10 000 tr/min, mieux supérieure à 12 000 tr/min, étant par exemple de l’ordre de 14 000 tr/min à 15 000 tr/min, voire même de 20 000 tr/min ou de 24 000 tr/min ou de 25 000 tr/min. La vitesse maximale de rotation de la machine peut être inférieure à 100 000 tr/min, voire à 60 000 tr/min, voire encore inférieure à 40 000 tr/min, mieux inférieure à 30 000 tr/min.The maximum rotation speed of the machine can be high, being for example greater than 10,000 rpm, better still greater than 12,000 rpm, being for example of the order of 14,000 rpm to 15,000 rpm. min, or even 20,000 rpm or 24,000 rpm or 25,000 rpm. The maximum rotational speed of the machine can be less than 100,000 rpm, or even 60,000 rpm, or even less than 40,000 rpm, better still less than 30,000 rpm.
L’invention peut convenir tout particulièrement pour des machines de forte puissance.The invention may be particularly suitable for high-power machines.
La machine peut comporter un seul rotor intérieur ou, en variante, un rotor intérieur et un rotor extérieur, disposés radialement de part et d’autre du stator et accouplés en rotation.The machine may comprise a single inner rotor or, alternatively, an inner rotor and an outer rotor, arranged radially on either side of the stator and coupled in rotation.
Le stator peut comporter des dents définissant entre elles des encoches. Les encoches peuvent être au moins partiellement fermées. Une encoche partiellement fermée permet de ménager une ouverture au niveau de l’entrefer, qui peut servir par exemple à la mise en place des conducteurs électriques pour le remplissage de l’encoche. Une encoche partiellement fermée est notamment ménagée entre deux dents qui comportent chacune des épanouissements polaires au niveau de leur extrémité libre, lesquels viennent fermer l’encoche au moins en partie.The stator may include teeth defining notches between them. The notches can be at least partially closed. A partially closed notch makes it possible to create an opening at the level of the air gap, which can be used, for example, to install electrical conductors to fill the notch. A partially closed notch is in particular provided between two teeth which each have polar developments at their free end, which close the notch at least in part.
En variante, les encoches peuvent être entièrement fermées. Par «encoche entièrement fermée», on désigne des encoches qui ne sont pas ouvertes radialement vers l’entrefer.Alternatively, the notches can be fully closed. By “ fully closed notch ” we mean notches which are not open radially towards the air gap.
Dans un mode de réalisation, au moins une encoche, voire chaque encoche, peut être continûment fermée du côté de l’entrefer par un pont de matière venu d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche. Toutes les encoches peuvent être fermées du côté de l’entrefer par des ponts de matière fermant les encoches. Les ponts de matière peuvent être venus d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche. La masse statorique est alors dépourvue de découpe entre les dents et les ponts de matière fermant les encoches, et les encoches sont alors continûment fermées du côté de l’entrefer par les ponts de matière venus d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche.In one embodiment, at least one notch, or even each notch, can be continuously closed on the side of the air gap by a bridge of material made in one piece with the teeth defining the notch. All the notches can be closed on the air gap side by material bridges closing the notches. The material bridges can be made in one piece with the teeth defining the notch. The stator mass is then devoid of any cut between the teeth and the bridges of material closing the notches, and the notches are then continuously closed on the side of the air gap by the bridges of material coming in one piece with the teeth defining the notch.
En outre, les encoches peuvent également être fermées du côté opposé à l’entrefer par une culasse rapportée ou d’un seul tenant avec les dents. Les encoches ne sont alors pas ouvertes radialement vers l’extérieur. La masse statorique peut être dépourvue de découpe entre les dents et la culasse.In addition, the notches can also be closed on the side opposite the air gap by an attached yoke or in one piece with the teeth. The notches are then not opened radially outwards. The stator mass may have no cutout between the teeth and the cylinder head.
Dans un mode de réalisation, chacune des encoches est de contour continûment fermé. Par «continûment fermé», on entend que les encoches présentent un contour fermé continu lorsqu’elles sont observées en section transversale, prise perpendiculairement à l’axe de rotation de la machine. On peut faire le tour complet de l’encoche sans rencontrer de découpe dans la masse statorique.In one embodiment, each of the notches has a continuously closed contour. By “ continuously closed ” we mean that the notches have a continuous closed contour when observed in cross section, taken perpendicular to the axis of rotation of the machine. You can go all the way around the notch without encountering a cut in the stator mass.
Le stator peut comporter des bobines disposées de manière répartie dans les encoches, ayant notamment des conducteurs électriques disposés de manière rangée dans les encoches. Par «réparti», on entend qu’au moins l’une des bobines passe successivement dans deux encoches non adjacentes.The stator may include coils arranged in a distributed manner in the notches, having in particular electrical conductors arranged in an orderly manner in the notches. By “ distributed ” we mean that at least one of the coils passes successively in two non-adjacent slots.
Les conducteurs électriques peuvent ne pas être disposés dans les encoches en vrac mais de manière ordonnée. Ils sont empilés dans les encoches de manière non aléatoire, étant par exemple disposés en rangées de conducteurs électriques alignés. L’empilement des conducteurs électriques est par exemple un empilement selon un réseau hexagonal dans le cas de conducteurs électriques de section transversale circulaire.The electrical conductors may not be arranged in the slots loosely but in an orderly manner. They are stacked in the notches in a non-random manner, for example being arranged in rows of aligned electrical conductors. The stacking of electrical conductors is for example a stacking according to a hexagonal network in the case of electrical conductors of circular cross section.
Le stator peut comporter des conducteurs électriques logés dans les encoches. Des conducteurs électriques au moins, voir une majorité des conducteurs électriques, peuvent être en forme d'épingles, de U ou de I. L’épingle peut être en forme de U (« U-pin » en anglais) ou droite, étant en forme de I (« I-pin » en anglais).The stator may include electrical conductors housed in the notches. At least electrical conductors, or even a majority of electrical conductors, can be pin-shaped, U-shaped or I-shaped. The pin can be U-shaped (“U-pin” in English) or straight, being in form of I (“I-pin” in English).
Les conducteurs électriques peuvent ainsi former un bobinage distribué. Le bobinage peut ne pas être concentré ou bobiné sur dent.The electrical conductors can thus form a distributed winding. The winding may not be focused or wound on tooth.
Dans une variante de réalisation, le stator est à bobinage concentré. Le stator peut comporter des dents et des bobines disposées sur les dents. Le stator peut ainsi être bobiné sur dents, autrement dit à bobinage non réparti.In a variant embodiment, the stator has concentrated winding. The stator may have teeth and coils disposed on the teeth. The stator can thus be wound on teeth, in other words with undistributed winding.
Les dents du stator peuvent comporter des épanouissements polaires. En variante, les dents du stator sont dépourvues d’épanouissements polaires.The stator teeth may include polar flares. Alternatively, the stator teeth do not have polar flares.
Les dents du stator peuvent être réalisées avec un empilage de tôles magnétiques, recouvertes chacune d’une résine isolante, afin de limiter les pertes par courants induits.The stator teeth can be made with a stack of magnetic sheets, each covered with an insulating resin, in order to limit losses through induced currents.
L’invention a également pour objet, selon un autre de ses aspects, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un véhicule comportant un ensemble de machine électrique tel que décrit plus haut, le véhicule étant hybride. Le véhicule peut par exemple comporter en plus du moteur électrique un moteur thermique, par exemple un moteur à essence. En variante le véhicule peut être électrique. Il peut alors comporter uniquement une machine électrique.The invention also relates, according to another of its aspects, independently or in combination with the above, to a vehicle comprising an assembly of electric machines as described above, the vehicle being hybrid. The vehicle can for example include in addition to the electric motor a thermal engine, for example a gasoline engine. Alternatively, the vehicle can be electric. It can then only include an electric machine.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, d’un exemple de mise en œuvre non limitatif de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :The invention can be better understood on reading the description which follows, a non-limiting example of its implementation, and on examining the appended drawing, in which:
Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent des éléments identiques ou similaires.In the figures and in the remainder of the description, the same references represent identical or similar elements.
On a illustré aux figures 1a à 4b un ensemble 1 de machine électrique tournante selon l’invention.Figures 1a to 4b illustrate a set 1 of rotating electric machine according to the invention.
L’ensemble 1 comporte une machine électrique tournante non visible sur les figures, un onduleur 2 et un carter 10. Le carter 10 comporte une première partie 11 de carter habillant la machine électrique et une deuxième partie 12 de carter habillant l’onduleur 2.The assembly 1 comprises a rotating electric machine not visible in the figures, an inverter 2 and a casing 10. The casing 10 comprises a first casing part 11 covering the electric machine and a second casing part 12 covering the inverter 2.
Les première et deuxième parties de carter ménagent une circulation d’un fluide de refroidissement, notamment de l’eau, ménagée dans le carter 10 pour refroidir l’ensemble 1. Elles forment, lorsqu’assemblées, la circulation du fluide de refroidissement. Une première circulation du fluide de refroidissement ménagée dans la première partie 11 du carter 10 et une deuxième circulation du fluide de refroidissement ménagée dans la deuxième partie 12 du carter sont en communication fluidique.The first and second casing parts provide a circulation of a cooling fluid, in particular water, provided in the casing 10 to cool the assembly 1. They form, when assembled, the circulation of the cooling fluid. A first circulation of the cooling fluid provided in the first part 11 of the casing 10 and a second circulation of the cooling fluid provided in the second part 12 of the casing are in fluid communication.
L’ensemble 1 comporte à cet effet une connexion fluidique 15. La connexion fluidique 15 entre la première circulation du fluide de refroidissement ménagée dans la première partie 11 du carter 10 et la deuxième circulation du fluide de refroidissement ménagée dans la deuxième partie 12 du carter 10 comporte une partie mâle 15a s’emmanchant sur une partie femelle 15b.For this purpose, assembly 1 comprises a fluid connection 15. The fluid connection 15 between the first circulation of the cooling fluid provided in the first part 11 of the casing 10 and the second circulation of the cooling fluid provided in the second part 12 of the casing 10 includes a male part 15a fitting onto a female part 15b.
La partie mâle 15a est réalisée d’un seul tenant avec le carter 10. Dans l’exemple décrit, la partie mâle 15a est réalisée d’un seul tenant avec la deuxième partie 12 de carter. Ainsi, le centrage est directement intégré dans la deuxième partie 12 de carter, du côté de l’onduleur 2. L’étanchéité de la circulation du fluide de refroidissement est utilisée pour positionner la deuxième partie 12 de carter. On obtient grâce à l’invention un alignement plus précis des passages de fluides entre les deux parties de carter, comme visible sur les figures 2a et 2b.The male part 15a is made in one piece with the casing 10. In the example described, the male part 15a is made in one piece with the second casing part 12. Thus, the centering is directly integrated into the second casing part 12, on the side of the inverter 2. The sealing of the circulation of the cooling fluid is used to position the second casing part 12. Thanks to the invention, a more precise alignment of the fluid passages between the two casing parts is obtained, as visible in Figures 2a and 2b.
Dans l’exemple décrit, la partie mâle 15a comporte une gorge annulaire 16 pour recevoir un joint d’étanchéité 23 en K. Un joint en K permet d’assurer une bonne étanchéité aux fluides et aux poussières. Une telle forme de joint peut également permettre de faciliter le centrage, en évitant une perte de charge. La présence de la gorge annulaire 16 permet de bien positionner le joint d’étanchéité 23, ce qui permet d’améliorer le centrage.In the example described, the male part 15a includes an annular groove 16 to receive a K-shaped seal 23. A K-shaped seal ensures good sealing against fluids and dust. Such a shape of joint can also make centering easier, avoiding load loss. The presence of the annular groove 16 makes it possible to properly position the seal 23, which makes it possible to improve centering.
La partie mâle 15a comporte un embout qui est en forme de cylindre creux. Il comporte une paroi délimitée par une surface externe et une surface interne. La surface interne du cylindre creux est cylindrique.The male part 15a includes an end piece which is in the shape of a hollow cylinder. It comprises a wall delimited by an external surface and an internal surface. The internal surface of the hollow cylinder is cylindrical.
La partie femelle 15b est portée par la première partie 11 de carter. Elle comporte un alésage ménagé dans la partie 11 de carter.The female part 15b is carried by the first part 11 of the casing. It includes a bore in part 11 of the casing.
L’ensemble comporte également un ou des joints d’étanchéité disposés entre chacune des première 11 et deuxième 12 parties de carter. Ce ou ces joints d’étanchéité permettent d’assurer une étanchéité à la poussière. L’ensemble comporte dans l’exemple décrit un joint d’étanchéité périphérique 25, comme illustré sur la
La connexion hydraulique peut être effectué à l’extérieur de l’étanchéité périphérique, ce qui peut permettre deux étanchéités entre le passage de fluide de refroidissement et le volume intérieur du carter, à savoir l’étanchéité apportée par le joint d’étanchéité périphérique 25 d’une part et d’autre part l’étanchéité apportée par le joint d’étanchéité 23 de la connexion hydraulique mentionné plus haut, porté par la partie mâle.The hydraulic connection can be made outside the peripheral seal, which can allow two seals between the passage of cooling fluid and the interior volume of the casing, namely the seal provided by the peripheral seal 25 on the one hand and on the other hand the sealing provided by the seal 23 of the hydraulic connection mentioned above, carried by the male part.
Dans l’exemple décrit, la deuxième partie 12 de carter comporte une sortie de fluide de refroidissement vers la première partie 11 de carter et est dépourvue d’entrée de fluide de refroidissement provenant de la première partie 11 de carter.In the example described, the second casing part 12 has a cooling fluid outlet towards the first casing part 11 and is devoid of cooling fluid inlet coming from the first casing part 11.
Dans cet exemple, la deuxième partie 12 de carter comporte une entrée 17 de fluide de refroidissement provenant d’une alimentation extérieure, et la première partie de carter comporte une sortie 18 de fluide de refroidissement vers une évacuation extérieure.In this example, the second casing part 12 has an inlet 17 for cooling fluid coming from an external supply, and the first casing part has an outlet 18 for cooling fluid towards an external evacuation.
Ainsi, l’unique entrée 17 de fluide de refroidissement est située sur la deuxième partie de carter et l’unique sortie 18 de fluide de refroidissement est située sur la première partie de carter. Cette configuration est avantageuse dans la mesure où elle permet d’apporter le fluide de refroidissement en priorité vers l’onduleur 2, ce qui permet un refroidissement plus efficace de celui-ci.Thus, the single cooling fluid inlet 17 is located on the second casing part and the single cooling fluid outlet 18 is located on the first casing part. This configuration is advantageous in that it allows the cooling fluid to be supplied as a priority to inverter 2, which allows more efficient cooling thereof.
Lorsque l’ensemble est observé en position d’utilisation, par exemple dans un véhicule électrique, la deuxième partie 12 de carter est disposée au-dessus de la première partie de carter, comme illustré.When the assembly is observed in the position of use, for example in an electric vehicle, the second casing part 12 is arranged above the first casing part, as illustrated.
L’onduleur 2 est supporté mécaniquement par la deuxième partie 12 de carter. La deuxième partie de carter joue un rôle de support mécanique pour l’onduleur et n’est pas un simple couvercle de fermeture pour le carter, comme bien visible sur la
Le carter 10 est formé comme explicité ci-dessus par l’assemblage de la première partie 11 de carter et de la deuxième partie 12 de carter. Lorsqu’assemblées, la première partie de carter et la deuxième partie de carter forment un espace intérieur clos dans lequel est logé l’onduleur 2.The casing 10 is formed as explained above by the assembly of the first casing part 11 and the second casing part 12. When assembled, the first casing part and the second casing part form a closed interior space in which the inverter 2 is housed.
On a illustré à la
Claims (15)
- une machine électrique tournante,
- un onduleur (2), et
- un carter (10) comportant une première partie (11) de carter habillant la machine électrique et une deuxième partie (12) de carter habillant l’onduleur,
les première et deuxième parties de carter (11, 12) ménageant une circulation d’un fluide de refroidissement, notamment de l’eau, pour refroidir l’ensemble, comportant entre elles au moins une connexion fluidique (15),
la connexion fluidique (15) comportant une partie mâle (15a) s’emmanchant sur une partie femelle (15b), la partie mâle (15a) étant réalisée d’un seul tenant avec le carter (10).Assembly (1) of rotating electric machine, comprising:
- a rotating electric machine,
- an inverter (2), and
- a casing (10) comprising a first casing part (11) covering the electric machine and a second casing part (12) covering the inverter,
the first and second casing parts (11, 12) providing circulation of a cooling fluid, in particular water, to cool the assembly, comprising between them at least one fluid connection (15),
the fluid connection (15) comprising a male part (15a) fitting onto a female part (15b), the male part (15a) being made in one piece with the casing (10).
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