WO2005043727A1 - Ralentisseur electromagnetique comportant des elements dissipateurs de chaleur - Google Patents

Ralentisseur electromagnetique comportant des elements dissipateurs de chaleur Download PDF

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WO2005043727A1
WO2005043727A1 PCT/FR2004/002765 FR2004002765W WO2005043727A1 WO 2005043727 A1 WO2005043727 A1 WO 2005043727A1 FR 2004002765 W FR2004002765 W FR 2004002765W WO 2005043727 A1 WO2005043727 A1 WO 2005043727A1
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heat pipe
heat
rotor
retarder
stator
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PCT/FR2004/002765
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Claudiu Vasilescu
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Telma
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/02—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type
    • H02K49/04—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type
    • H02K49/043—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type with a radial airgap
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/225—Heat pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection

Definitions

  • Electromagnetic retarder with heat sink elements Electromagnetic retarder with heat sink elements
  • the present invention relates to an electromagnetic retarder comprising energy dissipating elements.
  • the invention aims to facilitate the evacuation of heat generated by certain parts of the retarder traversed by currents.
  • the object of the invention is therefore to increase the performance of the retarder by facilitating its cooling.
  • the invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application for reducing the speed of a heavy goods vehicle such as a bus or a truck. State of the art
  • an electromagnetic retarder assists in braking a vehicle.
  • the electromagnetic retarder comprises at least one stator and at least one rotor.
  • the stator is connected to a gearbox casing or to a casing of a vehicle transmission bridge. In this case, you do not cut a drive shaft to mount the retarder. When the drive shaft is not cut, we speak of a Focal retarder (registered trademark).
  • the stator is fixed to the chassis of the vehicle and the transmission shaft is cut.
  • the rotor is in turn connected to a plate coupled to a flange of a universal joint of the drive shaft. This plate is coupled to an input shaft of the vehicle axle or to an output shaft of the gearbox or to a connecting shaft.
  • the rotor is in two parts and is located on either side of a stator and rotates around the axis of the stator.
  • the stator of the electromagnetic retarder carries a ring of coils, and generates a magnetic field. More specifically, each coil is mounted on a core of magnetic material secured to the stator. The stator is then inductive.
  • the rotor is made of magnetic material and is armature. The rotor is shaped to have fins which provide ventilation and cooling of the retarder.
  • the rotor carries the ring of coils and the cores.
  • the rotor then becomes inductor and in this case, the stator is induced and carries a chamber inside which circulates a fluid for its cooling.
  • a retarder also called a Hydral retarder (registered trademark)
  • a Hydral retarder registered trademark
  • the birth of a braking torque generated by an electromagnetic retarder is based on an eddy current principle.
  • the induced stator inside which an inductor rotor turns, is subjected to an electromagnetic field. This field is generated by the coils mounted on the rotor which preferably operate in pairs, each coil being wound around a projecting core belonging to the rotor.
  • Each of the pairs of coils forms a magnetic field which closes from one coil core to the other passing through the stator and the rotor.
  • currents called eddy currents arise inside the induced stator. These currents generate a braking torque which tends to oppose the movement of the rotor. As the rotor turns with a motor shaft, this braking torque also opposes the movement of the vehicle's motor shaft. This couple therefore participates in a slowing down or stopping of the vehicle.
  • the eddy currents cause the stator to overheat. Indeed, the currents flowing through the stator made of conductive materials tend to heat the walls of the stator.
  • This heating phenomenon is called the Joule effect.
  • This effect is generally observable when an electric current crosses an electric conductor.
  • the power of an electromagnetic retarder is therefore limited by its capacity to generate heat from the armatures, in this case the stator.
  • This drop in performance is not only due to heating caused by eddy currents but also to a moderate conductivity of the steel.
  • the wall of an induced steel stator can reach very high temperatures and very large temperature gradients can be observed between the internal periphery of the stator located opposite the coils and the external periphery of the stator distant from these coils and in contact with the cooling chamber.
  • a rotor made of a heat conducting material can also heat up in its parts close to the coils.
  • supports carrying electronic voltage rectifier circuits can heat up due to a current flowing through rectifier elements.
  • These overheating of the stator, the rotor and the rectifier circuits pose problems for removing heat from the retarder.
  • devices which use air flows.
  • a finned fan integral with the rotor generates an air flow between the coils of the rotor, which contributes to the evacuation of heat from the stator.
  • the walls of this element are hollowed out in order to circulate a coolant in these walls. Heat exchange can then occur between the liquid in the cooling chamber and the heated element.
  • cooling chambers are hollowed out in a stator of a retarder and a heat exchange between the hot stator and the coolant makes it possible to cool the stator.
  • chambers have added walls and are external to the stator, while being carried by the latter.
  • these prior art systems have limits in their operation. Indeed, the cooling power of a slowing device implementing a fan cannot be as high as desired. Indeed, the fan and its cooling fins, because of a very compact design, oppose to the flow of cooling air a significant air resistance. In addition, the convection coefficient in air is relatively low. It is therefore difficult to cool a stator or a rotor using a fan.
  • the fan is integrated in the retarder rotor.
  • the fan may have a high mass to dissipate heat. The weight and size of the fan therefore adds to that of the retarder.
  • the retarder becomes larger and less adaptable to gearboxes speed or rear axles.
  • the use of a fan generates noise which can be a nuisance to the driver of the vehicle. Q uencing the cooling chambers, they realize a cooling retarder which remains too low if one wishes to further increase and optimize braking performance of the retarder, especially because of the low conductivity of materials generally isotropic, which are the stator and other organs that give off heat.
  • the object of the present invention is to solve the problems of fan noise, size of the fan, and lack of efficiency of this fan or of the cooling chambers. Thanks to its adaptable and efficient cooling device, the invention allows the design of machines offering a very large torque to assist the braking of the motor vehicle.
  • the invention greatly reduces the thermal stresses imposed on a retarder.
  • the invention makes it possible to obtain an increase in the power of a retarder for given dimensions of this retarder, or even for reduced dimensions of this retarder.
  • the invention also allows an increase in the reliability and efficiency of the retarder by reducing losses by the Joules effect and thermal stresses. These thermal stresses are inter alia due to the very high temperature gradients between the peripheries of cooled parts and the peripheries of hot parts which give off heat losses.
  • a heat pipe has a closed enclosure in which a heat transfer fluid circulates.
  • a heat transfer fluid circulates inside the heat pipe.
  • a pressurized fluid which vaporizes in a hot side of the heat pipe and which condenses in a cold side of the heat pipe.
  • the warm side of the heat pipe is also called the evaporation area and the cold side of the heat pipe is called the condensation area.
  • the heat transfer liquid vaporizes, it takes up heat and when it condenses, it gives up the heat it has accumulated on the hot side.
  • the larger the area of the heat pipe in contact with a hot element the more it can conduct the heat of this element.
  • the heat pipe enclosure is made of conductive material, such as copper or zinc or nickel, in order to further facilitate the evacuation of heat.
  • the heat pipe has a very high equivalent conductivity.
  • a heat pipe can reach a conductivity of 10,000 W / mK (Watt per meter Kelvin), while copper, the most conductive of homogeneous materials, has only a conductivity of 400 W / mK
  • a heat pipe is therefore 25 times more conductive than copper.
  • the steel in which the majority of the parts of a retarder are made it has only a conductivity of 50 W / mK. From this low conductivity of steel comes the utility of adding heat pipes to the interior of retarder parts.
  • the use of heat pipes inside a retarder is not exclusive. In general, this use is coupled with the creation of cooling chambers in the walls of the retarder and possibly the use of fans integrated or not inside this retarder.
  • the purpose of the heat pipe is to draw heat from a hot or heated part of the retarder inside which it is inserted in order to evacuate it from a cold or cooled part of the retarder.
  • the heat transfer fluid allows heat to circulate in the heat pipe so that the heat is evacuated to the cooled part of the retarder.
  • the heat pipe then acts as a heat bridge which makes the connection between the heated part and the cooled part of the retarder.
  • the mounting of the heat pipe in a retarder is said to be remote.
  • the fact that the heat pipe is insulated makes it possible to standardize the temperature in all the room or rooms of the retarder in which the heat pipe is inserted.
  • by placing heat pipes inside the retarder in different places it becomes possible to almost eliminate the temperature gradients in the parts of the retarder.
  • the heat pipe can take any form.
  • the heat pipe can in particular have a tubular or pawn shape.
  • the heat pipe can also have a square, triangle, U-shaped, or round section.
  • a retarder may include an advantageously annular cooling chamber, in the form of a crown, framing a rotor.
  • heat pipes can be inserted into the stator radially with respect to an axis of the rotor.
  • a retarder may also include a generally annular cooling chamber, transverse to an axis of rotation of the rotor.
  • heat pipes can be inserted inside a stator parallel to an axis of the rotor.
  • the heat pipes located in these retarders have a single evaporation zone placed in a heated part of the retarder and in particular of the stator.
  • heat pipes placed in a rotor form an angle with an axis of the rotor so that the return of the condensed fluid is facilitated by a centrifugal force.
  • These heat pipes can also be parallel to an axis of the rotor and have inclined walls.
  • the entire shaft of the rotor is produced in the form of a heat pipe. The walls of the rotor shaft can in this embodiment be inclined relative to the axis of the rotor.
  • the heat pipe can be placed inside notches carrying the coils.
  • the heat pipe is inserted into the bottom of these notches intended to accommodate a coil.
  • the heat pipe can fully or partially enter in cooperation with these notches.
  • the ends of the heat pipes corresponding to a condensation zone can be terminated by fins or a blade so as to promote cooling of the heat pipe.
  • a retarder comprising a rotating or fixed rectifier electronic circuit
  • a heat pipe which passes through a support of this circuit.
  • One end of the heat pipe which extends towards the outside of the support may have fins in order to cool the heat pipe in its condensation zone.
  • the end of the heat pipe which extends towards the outside of the support ends in a blade, this blade allowing, like the fins, the cooling of the heat pipe.
  • Heat pipes can also have two functions. In fact, in addition to their function as heat conductors, these heat pipes can in the case of the rotor or the diode bridge take the form of an axial blade, centrifugal or helico-centrifugal. More precisely, the condensation zone of the heat pipe can take the form of a blade. These heat pipes also have a ventilation function.
  • blades of the heat pipe type are installed on a conductive support and this in circumferential alternation with diodes composing the electronic rectifier circuit.
  • This alternation allows the heat dissipated by the diodes to be distributed over the entire contour of the support.
  • the condensation zone of the heat pipe is closer to the center of rotation of the circuit than the evaporation zone.
  • This configuration of the condensation and evaporation zones makes it possible to facilitate the return of the fluid to a liquid state by centrifugal forces.
  • the cooling of the bridge by heat pipes can also be applied if the bridge is fixed. This bridge can then be cooled by forced convection of a fluid such as air or water on fins or by means of a surface immersed in a fluid. In this case, the fins or the surface immersed in the fluid correspond to a condensation zone.
  • the invention therefore relates to an electromagnetic retarder comprising: - a rotor fixed on a shaft, this rotor carrying coils and comprising an axis and, - a stator carrying a cooling chamber, characterized in that it comprises: - at least one heat pipe comprising a closed enclosure in which a heat transfer fluid circulates, - this at least heat pipe having an evaporation zone absorbing heat, this evaporation zone being located in a hot part of the retarder, a condensation zone restoring heat, this condensation zone located in a cooled zone of the retarder.
  • the heat pipe is integrated into the wall of the stator, and the cooling chamber, traversed by a cooling fluid, is located in the condensation area of the heat pipe.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an electromagnetic retarder 100 comprising a stator 101 inside which rotates a rotor 110, here of the type described in document EP-A-0331559, attached to a shaft 112 with an axis 120 constituting the shaft of the retarder and of the rotor 110.
  • the stator 101 of axial orientation, carries annular cooling chambers 102-106.
  • the rotor 110 carries coils 111 and in particular cores of these coils 111 regularly spaced over its entire outer contour.
  • the coils 111 of oblong shape as well as the cores, each have an axis passing through their two ends oriented radially with respect to the axis 120 of the retarder.
  • the electromagnetic field generated by these coils therefore propagates essentially radially with respect to the axis 120.
  • Heat pipes 113 and 116 are located inside the stator 101.
  • the coils 111 are therefore electrically powered by an alternator comprising an inductor stator carried by the stator 111 and an induced rotor carried by the rotor 110.
  • This alternator not referenced, is visible in the left end of FIG. 1.
  • a rectifier bridge intervenes between the induced rotor of the alternator and the coils 111 to supply the latter with direct current.
  • a joystick available to the driver allows the electric current flowing in the windings of the alternator stator to be adjusted. For more precision, reference will be made to the aforementioned document showing an example of connection between the rotor 110 and the shaft 112.
  • the shaft 112 is in one embodiment the motion transmission shaft of the engine of the vehicle with at least one vehicle wheel, the stator attaching to the gearbox as in document EP-A-331559 or alternatively on the rear axle of the vehicle.
  • the shaft 112 is distinct from this transmission shaft by being offset relative to the latter.
  • a speed multiplier for example with gear trains, comprising at least two gears, intervenes between this shaft and the shaft and the motion transmission shaft for a reduction in weight and an increase in the performance of the retarder.
  • the speed multiplier intervenes between the shaft 112 and a secondary output shaft of the gearbox provided for mounting a retarder of the hydrodynamic type with impeller wheel and turbine wheel.
  • the retarder according to the invention is mounted in place of this external retarder.
  • the cooling chambers 102-106 are here annular chambers hollowed out entirely in the internal and external peripheral walls 114 and 115 respectively of the stator. In a first variant, these chambers are partially hollowed out in the walls of the stator and closed by adding external covers welded to these walls. In a second variant, these chambers are created by pipes constituting an external cooling circuit.
  • a coolant such as the coolant of the internal combustion engine of the motor vehicle, circulates in the cooling chambers 102-106 to ensure cooling of the stator 101. In fact, heat is generated on the surface of the wall 114 in due to an eddy current flow.
  • a heat exchange between the hot wall 114 and the cold cooling liquid in contact with these walls makes it possible to evacuate the heat from the stator 101.
  • the wall 114 has a low thermal conductivity and a large thickness in order to meet criteria mechanical and magnetic given in specifications. This low conductivity and this large thickness imply very low conduction of the wall 114 and therefore a significant gradient between the internal face of the heated wall 114 and the external face of the cooled wall 114 which is on the side of the coolant. Consequently, to complete the cooling carried out by the chambers 102-106, heat pipes 113 and 116 are inserted inside the stator 101.
  • a heat pipe comprises a closed enclosure in which a heat transfer fluid circulates.
  • the heat pipe 113 has a heat absorbing evaporation zone. This evaporation zone generally corresponds to one end of the heat pipe 113 which is located in a hot part of the retarder. Here, the evaporation zone is located in the wall 114 of the stator where the eddy currents are born.
  • the heat pipe 113 also has a condensation zone restoring the heat stored in the evaporation zone. This condensation zone is located inside the cooling chamber 104.
  • the heat pipe 113 makes it possible to reduce temperature differences which may exist inside the wall 114 and between the wall 114 and the wall 115. In fact, the heat pipe 113 therefore plays a role of heat bridge here.
  • FIG. 2 shows a diagram of a heat pipe 113 showing its operating principle.
  • the heat pipe 113 contains a fluid 230 under pressure in a closed enclosure 210.
  • Heat pipe 113 includes an area
  • the heat pipe takes a heat represented by the arrows 220.
  • This heat causes a first change of state of the fluid 230.
  • the fluid 230 passes from a liquid state to gaseous state.
  • the vapor resulting from the gaseous state of the fluid 230 rises along the arrow A in the zone 203, which is a cooling zone.
  • the rise of the vapor of the fluid 230 towards the cooling zone 203 leads to a second change of state of the fluid 230.
  • the fluid 230 which is then in a zone much cooler than the zone 201 of evaporation condenses and becomes liquid.
  • the drops of the fluid 230 then fall back into the zone 201.
  • This second change of state allows the fluid 230 to transfer all the heat which it had stored during its first change of state.
  • the heat transferred to the external medium is represented by the arrows 221.
  • the fluid 230 can return to its initial liquid state in the zone 201 of evaporation by capillarity.
  • a capillary zone 270 can be developed in a porous medium which lines the wall of the enclosure 210 of the heat pipe 113.
  • the capillary zone 270 can be crumbled, formed by layers of fabrics or carpets of metallic threads.
  • the capillary zone 270 may also possibly be formed by axial circumferential grooves on the internal face of the enclosure.
  • the return of the fluid 230 in a liquid state in the zone 201 can take place under the effect of appropriate forces such as for example gravity forces or centrifugal forces. It is possible to combine the capillarity of the zone and a gravitational or centrifugal force in order to optimize the return of the fluid 230 to an initial position.
  • the heat transfer fluid 230 is water and the walls of the enclosure 210 of the heat pipe are made of copper or nickel.
  • the heat transfer fluid 230 is methanol and the walls of the enclosure 210 are made of copper, stainless steel or nickel.
  • the fluid 230 is ammonia and the walls of the enclosure 210 are made of nickel, aluminum or stainless steel.
  • Multilayer walls of different materials can also be used in the heat pipe.
  • a multilayer wall is produced by depositing a copper film on a steel surface.
  • Figure 3a shows a cross-sectional view of the retarder
  • FIG. 3a shows the configuration of the heat pipe 113 having a profile with a T shape.
  • This heat pipe 113 is integrated in the internal peripheral wall 114 of the stator 101, here thicker than the external peripheral wall of the latter.
  • the heat-evaporation zone 201 of the heat pipe 113 is located inside a wall 114 of the stator
  • the cooling chamber 104 traversed by a cooling fluid is located in the condensation area 203 of the heat pipe 113.
  • a heat is conducted from the inside of a wall 114 of the stator 101 to the outside of this wall 114.
  • a temperature T1 inside the wall 114 can be much higher than the temperature T2 on the outside of the wall 114 .
  • the positioning of the heat pipe 113 in the stator 101 makes it possible to standardize the temperature of the wall 114 by reducing it and bringing the temperature T1 close to the temperature T2.
  • the thermal efficiency of the retarder 100 is optimized and its braking performance of the shaft 112 is increased tenfold.
  • the thermo-mechanical stresses are reduced, the reliability of the retarder is increased and differential dilations are reduced.
  • the heat pipe 113 thus makes it possible to keep a constant air gap between the rotor 110 and a wall 114 of the stator. And by keeping this air gap constant, the heat pipe 113 makes it possible to keep constant the performances of the retarder in a lasting manner which could in the past tend to decrease with heating of the retarder.
  • a thermal bond exists between the walls 114 and 115 of the stator 101.
  • these two walls 114 and 115 are in contact via the cooling chamber.
  • the heat pipe 113 it is thus even possible to observe a uniformization of the temperature throughout the stator 101.
  • the heat pipe does not necessarily touch the wall 115.
  • the heat pipe 113 is securely fixed inside the wall of the stator 101.
  • the heat pipe 113 can be screwed inside the stator thanks to a thread 301.
  • the stator 101 is in this case tapped to accept the heat pipe 113.
  • the heat pipe 113 can be force-fitted into the wall 114 of the stator 101.
  • the heat pipe 113 can also be crimped or brazed in the wall of the stator 101, any other form of attachment being possible.
  • Heat pipes can have various shapes.
  • FIG. 3b thus shows a heat pipe 360 which is bent inside a chamber 104.
  • a cooling fluid 380 circulates in this room 104 according to arrow C.
  • the heat pipe 360 is in fact bent at an interface between its zone 201 evaporation located in a wall of the stator 101 and its condensation area 203 located in a cooling chamber 104.
  • This heat pipe is bent at the outlet of the wall 114 so that the area coming into contact with the coolant 380 is as large as possible.
  • the surface of the elbowed heat pipe 360 in contact with the fluid 380 is larger than that of a straight pawn-shaped heat pipe 361.
  • This increase in the heat exchange surface allows a retarder to dissipate a lot of heat.
  • FIG. 3c shows heat pipes 320-327 placed in a cooling chamber 104 traversed by a cooling fluid 380. These 320-327 heat pipes have an elongated profile in one direction. The cross section of these heat pipes 320-327 to this direction can be circular, elliptical, rectangular, square or U-shaped.
  • Heat pipes 320-327 can also be profiled or in a network of profiles.
  • the heat pipes can generally have an aerodynamic or hydrodynamic shape or on the contrary a shape which opposes a displacement of a cooling fluid.
  • the fluid 380 can become swirling. Indeed, the contact of the cooling fluid 380 with the surfaces of the particularly shaped heat pipes modifies a movement of the fluid and thus makes its flow turbulent. This turbulent flow facilitates the cooling of the retarder 100 by avoiding stagnation of the liquid 380. In fact, the particles of the fluid 380, by this movement effect, are constantly renewed.
  • FIG. 3d shows a particular geometry of a heat pipe which has a fin-shaped condensing zone 340.
  • This fin 340 is formed by two wings 342 and 343 which extend on either side of a base 341 , in the direction of a flow of a cooling fluid.
  • the wings 340 have a slightly rounded shape on one of their dimensions so as to enter in cooperation with an external contour of the stator 101.
  • FIG. 3e shows a heat pipe 390 which is an assembly of heat pipes having a condensing zone in the form of fins 340 observed in FIG. 3d.
  • the purpose of this assembly is to make the heat pipe 390 describe the entire periphery of the stator 101.
  • the fins 340 are slightly curved in order to enter in cooperation with the external contour of the stator 101.
  • the assembly fins 340 describes only part of the contour of the stator 101 or even that this assembly is not continuous.
  • the fin assembly 340 describes only half of the contour of the stator 101. In another example, only one fin 340 out of three is present to describe the contour of the stator 101.
  • FIG. 3f shows a view in section of a heat pipe 330 having a fin-shaped condensation zone. This figure is a side view of the heat pipe 330 along an arrow V in Figure 3a.
  • the heat pipe 330 here provides in this variant a thermal connection between an inner wall 114 of the stator 101 and one of its outer walls 115. A fluid circulates in a direction which is perpendicular to that of the drawing, on either side of the heat pipe 330.
  • the heat pipe 330 provides an airtight separation between cooling chambers 371 and 372.
  • FIG. 4a shows a stator 410 comprising annular chambers 420 and 421 oriented generally parallel with respect to an axis 120 of the retarder rotor (not shown). Inside these rooms 420 and 421, heat pipes 401-405 are present. The heat pipes 402-405 only have one evaporation zone located in a wall of the stator 410. On the other hand, the heat pipe 401 has two evaporation zones. Indeed, the two ends of the heat pipe 401 are integrated into the walls of the stator 410.
  • the zone located between these two zones 411 and 412 of heating ensures cooling of the heat transfer fluid .
  • the heat pipes 401-405 are oriented radially with respect to the axis 120 of the rotor in order to cool the stator and to standardize its temperature.
  • the heat pipes 401-405 can also provide a support and or a connection between the walls of the stator 410.
  • the heat pipes 401-405 thus reinforce the structure of the stator 410. In this case, the rotor enters the annular gap present between the two rooms, connected by an unreferenced background.
  • the chambers are hollowed out in external and internal concentric walls connected by a transverse bottom not referenced.
  • This variant bottom carries a chamber which, in a variant connects the chambers 420, 421.
  • This bottom with transverse chamber can be equipped with heat pipes.
  • the coils 611 and the rotor enter the annular gap between the two chambers. Thanks to the invention, a precise air gap exists between the rotor and the walls of the retarder stator.
  • the alternator is carried in part by the stator and the rotor has an inductor rotor extending in axial projection relative to the chambers.
  • a transverse flange made of non-magnetic material connects the rotor to the aforementioned shaft 112.
  • FIG. 4b shows an annular cooling chamber 431 which is hollowed out in a stator 430.
  • This chamber 431 is situated radially with respect to the axis 120 of the rotor.
  • This cooling chamber 431 has heat pipes 421-425 which are oriented parallel to the axis 120 of the rotor.
  • the heat pipes 421-425 placed inside this chamber 420 can, as for the realization of the stator 410 of FIG. 4a, include one or more evaporation zones.
  • the heat pipes 421, 422, 424 and 425 are placed axially with respect to the axis 120 of the rotor and they have only one evaporation zone located inside the walls of the stator 430.
  • the heat pipe 423 is also located axially relative to the axis 120 but it has two zones 440 and 441 of evaporation located inside the stator 430. These two zones 440 and 441 of evaporation make it possible to carry out a thermal junction between the two walls. These two zones 440 and 441 thus optimize heat transfer between the walls of the stator 430 and the cooling fluid.
  • the rotor is transversely oriented relative to its axis and carries coils of axial orientation which generate an axial magnetic field.
  • the stator is in two parts of the type of Figure 4b. These two parts are arranged on either side of the rotor and are interconnected by a wall of axial orientation, possibly split. An elementary retarder is thus formed.
  • FIG. 5 shows the use of a heat pipe 500 establishing a thermal connection between a part 501 and a part 502 of a retarder 510.
  • the two parts 501 and 502 of the retarder 510 whose temperature is to be standardized are found side by side.
  • These parts 501 and 502 can be separated from each other and the heat pipe 500 which connects them can have any shape and be of variable size.
  • the part 501 is the seat of heat releases and the part 502 is a cooled part of the retarder 510.
  • the heat pipe 500 therefore has an evaporation zone located inside the part 501 and a zone of condensation located inside the part 502.
  • the cold part 502 is oriented above the part 501 to facilitate the return of the heat transfer fluid in a liquid state.
  • FIG. 6 shows a shaft 600 rotating around an axis 630 and comprising a rotor 605.
  • the shaft 600 is produced in the form of a heat pipe.
  • the shaft 600 is divided into three parts 601, 602 and 603 and inclined walls 606-609 are located in its internal space for receiving a fluid.
  • the shaft 600 here comprises several condensation zones and an evaporation zone. Indeed, the two ends 601 and 602 of the shaft 600 give up a heat represented schematically by the arrows C and D to an external environment. These ends 601 and 602 are therefore two condensation zones for the shaft 600 produced in the form of a heat pipe.
  • the central part 603 of the shaft 600 tends to heat up due to the rotor 605 which surrounds it and which dissipates significant heat in operation.
  • This central part 603 is hotter than the ends 601 and 602 of the shaft 600 and therefore corresponds to an evaporation zone.
  • This part 603 of the shaft 600 gives up heat represented by an arrow E to the external environment.
  • the walls 606-609 are inclined relative to the axis 630 of the rotor 605 in order to promote the return of the heat transfer fluid in the liquid state in the part 603 corresponding to the evaporation zone.
  • fins generating a rotation of an air current around these parts can be fixed on these ends 601 and 602.
  • FIG. 7 shows a rotor 700 carrying coils 701 which generate an electromagnetic field B.
  • This rotor 700 is integral with an axis 702 which drives it in rotation. Fins mounted on the shaft 702 are referenced 703 to 706.
  • Heat pipes 710, 711 and 712 are integrated inside the rotor 700. These heat pipes are used to extract calories and standardize the heat inside the rotor 700. These heat pipes 710-712 extend parallel to the axis 750 of the rotor.
  • the heat pipes 710 and 711 are terminated on one side by a blade 720, 721 or fins so that the part of the heat pipe beyond the rotor 700 is cooled.
  • the heat pipe 712 is ended by two blades 722 and 723 at its two ends in order to achieve a cooling on both ends of the heat pipe 712.
  • the choice to end a heat pipe with one or two blades depends on the geometry of the rotor 700 at the place where the heat pipe 710, 711 or 712 is inserted.
  • the side of the heat pipe finished with a fin corresponds to a condensation zone and the side of the heat pipe located inside the rotor 700 corresponds to an evaporation zone.
  • the heat pipes 710-712 which extend in the example parallel to the axis 750 of the rotor can be of any shape and protrude towards a front part of the rotor 700. Of course, the heat pipes 710-712 can also exit towards a part rear of the rotor 700. As a variant, heat pipes 730, 731 and 732 can extend radially with respect to the axis 750 of the rotor 700. The choice between heat pipes 730-732 oriented radially and heat pipes 710-712 oriented parallel by with respect to the axis 750 is made as a function of a configuration of hot and cold parts inside the rotor 700.
  • the shaft 702 of the rotor has, on its peripheral external face, fins 703-706. These fins allow the dissipation of the heat given off by a condensation zone when the shaft 702 is produced in the form of a heat pipe. These fins can form blades.
  • FIGS. 8a, 8b, 8c illustrate a particular use of heat pipes in a rotor 800 to cool this rotor 800. In fact, notches 801-804 are produced inside the rotor 800.
  • These notches 801-804 are shaped in the bottom to receive heat pipes 820 or 821.
  • Heat pipes 820 or 821 are located below the coils not shown in the drawings 8a, 8b and 8c which penetrate into the notches 801-804.
  • the heat pipes 820 or 821 can be located at the bottom of a notch, in the middle of this notch or even at the top of this notch.
  • These heat pipes can also be inclined or parallel or radial to the axis of the rotor.
  • the heat pipes 820 take the form of the bottom of the notches 801-804. These heat pipes 820 can be melted or molded at the bottom of these notches during manufacture of the rotor 800.
  • heat pipes 821 can also first be made in a shape complementary to the notch and then be inserted inside this notch .
  • the heat pipes 821 have a circular cross section.
  • the heat pipes 821 are arranged in the bottom of the notches 801- 804 but they do not fully take the shape of the bottom of these notches 801-804.
  • the heat pipes 821 can be placed in the bottom of the notches 801-804 after machining and manufacturing the rotor 800.
  • the heat pipes 820 and 821 allow the heat generated by the rotor 800 and in particular its coils to be discharged to the outside.
  • the heat pipes 820 and 821 also make it possible to distribute this heat uniformly throughout the metal structure of this rotor 800. Of course, it is possible to fill or insert heat pipes 820 or 821 only inside certain notches 801- 804 of rotor 800.
  • FIG. 8c shows other conformations of heat pipes 810-812 inside a rotor 800.
  • a heat pipe 810 or 811 can be inserted in rotor 800 and be inclined relative to a axis of symmetry of this rotor 800.
  • the heat pipe 812 can also be placed inside the iron sheet of the rotor axially with respect to an axis of rotation of the rotor 800 perpendicular to the plane of the figure.
  • the heat pipe 812 can also be located radially or inclined relative to the axis of rotation of the rotor 800.
  • the heat pipes each comprise a part which extends beyond the sides of the rotor in order to present a condensation area. This part can include fins or a blades which are integrated or added to the heat pipes.
  • FIGS. 9a and 9b show an electronic rectifier circuit 900 mounted on a support 901 conducting heat.
  • the circuit 900 notably comprises diodes for carrying out a voltage rectification.
  • the circuit 900 and its support 901 rotate in a movement W of rotation.
  • a heat pipe 902 is inserted into the support 901 in order to cool the circuit 900.
  • the element diodes of electronic circuit 900 tend to heat up due to currents flowing through them.
  • the heat dissipated by these diodes is transmitted to the support 901 which carries the bridge 900.
  • This heat is then transferred to the outside environment via the heat pipe 902.
  • the heat pipe 902 extends towards the outside of the support 901 in the direction of a center of rotation of the movement W.
  • Part of the heat pipe 902 inserted into the support 901 corresponds to an evaporation zone 903.
  • FIG. 9a schematically represents an example of conformation of the zone 904.
  • the zone 904 of condensation comprises fins 910-914 in order to increase the surface of the heat pipe 902 coming into contact with the air for its cooling.
  • Figure 9b shows an alternative embodiment of Figure 9a.
  • the condensation zone carries a blade 920 to cool it. This blade 920 has a hollow and the whole part of the heat pipe 902 projecting from the support 901 is inserted inside this blade
  • This blade 920 has the same function as the fins 910-914, and can additionally force and optimize ventilation.
  • the blade 920 can be manufactured directly in the wall of the heat pipe.
  • the blade 920 can also be an insert that is fixed, for example by welding, to the heat pipe
  • the part of the heat pipe 902 which projects from the support 901 extends in the direction of a center of rotation of the movement W.
  • This projection makes it possible to place the zone 904 of condensation lower than the evaporation zone 903.
  • a fluid under the effect of centrifugal forces can then return in liquid form to the evaporation zone 903 very quickly in order to optimize.
  • diodes making up the circuit 900 are placed on separate bases. These diode bases and heat pipes 902 with fins are alternated over a whole circumference of the support 901 so as to distribute heat well inside all the support 901.
  • FIG. 9c shows an alternative assembly in which the circuit
  • Heat pipe 902 can have any shape.
  • the fixing of the heat pipe 902 to the walls of the heat pipe 902 can be carried out by soldering, welding or gluing or by any other fixing method.
  • the shaft 120 of FIG. 1 is, as a variant, the shaft 600 of FIG. 6.
  • the rotor of FIG. 1 can be equipped with at least one heat pipe as in FIG. 7.
  • the rectifier circuit of the Figure 1 is alternatively provided with at least one heat pipe as in Figures 9a and 9b.
  • the stator associated with the rotor of FIGS. 8a and 8b can comprise at least one heat pipe and a cooling chamber as in FIG. 1.

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Abstract

L'invention se rapporte à un ralentisseur (100) électromagnétique doté d'un stator (101), portant au moins une chambre de refroidissement (104), et d'au moins un caloduc (113, 116) renfermant un fluide caloporteur qui se vaporise d'un côté chaud du caloduc (113, 116) et se condense d'un côté froid du caloduc (113, 116) pour assurer un transfert de chaleur amélioré.

Description

Ralentisseur électromagnétique comportant des éléments dissipateurs de chaleur
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un ralentisseur électromagnétique comportant des éléments dissipateurs d'énergie. L'invention a pour but de faciliter une évacuation de chaleur engendrée par certaines pièces du ralentisseur parcourues par des courants. L'invention a ainsi pour but d'augmenter des performances du ralentisseur en facilitant son refroidissement. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, pour réduire la vitesse d'un véhicule de type poids lourd comme un bus ou un camion. Etat de la technique
De manière générale, un ralentisseur électromagnétique assiste un freinage d'un véhicule. Le ralentisseur électromagnétique comporte au moins un stator et au moins un rotor. Le stator est relié à un carter de boîte de vitesse ou à un carter d'un pont de transmission d'un véhicule. Dans ce cas, on ne coupe pas un arbre de transmission pour monter le ralentisseur. Lorsque l'arbre de transmission n'est pas coupé, on parle de ralentisseur Focal (marque déposée). En variante, on fixe le stator sur le châssis du véhicule et on coupe l'arbre de transmission. Le rotor est quant à lui relié à un plateau accouplé à une bride d'un joint de cardan de l'arbre de transmission. Ce plateau est accouplé à un arbre d'entrée du pont du véhicule ou à un arbre de sortie de la boîte de vitesse ou à un arbre de liaison. Cet arbre de liaison peut être relié à un autre plateau lorsque l'arbre de transmission est coupé. Dans un exemple, le rotor est en deux parties et se situe de part et d'autre d'un stator et tourne autour de l'axe du stator. Dans un mode de réalisation décrit dans le document FR-A-2577357, le stator du ralentisseur électromagnétique porte une couronne de bobines, et génère un champ magnétique. Plus précisément, chaque bobine est montée sur un noyau en matière magnétique solidaire du stator. Le stator est alors inducteur. Le rotor est réalisé dans un matériau magnétique et est induit. Le rotor est conformé pour présenter des ailettes qui assurent une ventilation et un refroidissement du ralentisseur. Dans un autre mode de réalisation décrit dans le document EP-A-0331559, le rotor porte la couronne de bobines et les noyaux. Le rotor devient alors inducteur et dans ce cas, le stator est induit et porte une chambre à l'intérieur de laquelle circule un fluide pour son refroidissement. Un tel ralentisseur dit aussi ralentisseur Hydral (marque déposée), est décrit dans le document EP-A-0331559. La naissance d'un couple de freinage engendré par un ralentisseur électromagnétique repose sur un principe de courants de Foucault. Dans un ralentisseur Hydral, le stator induit, à l'intérieur duquel un rotor inducteur tourne, est soumis à un champ électromagnétique. Ce champ est généré par les bobines montées sur le rotor qui fonctionnent de préférence par paire, chaque bobine étant enroulée autour d'un noyau saillant appartenant au rotor. Chacune des paires de bobines forme un champ magnétique qui se ferme d'un noyau de bobine à l'autre en passant dans le stator et dans le rotor. Ainsi, lorsque le rotor rentre en rotation, des courants appelés courants de Foucault naissent à l'intérieur du stator induit. Ces courants engendrent un couple de freinage qui a tendance à s'opposer au mouvement du rotor. Comme le rotor tourne avec un arbre moteur, ce couple de freinage s'oppose aussi au mouvement de l'arbre moteur du véhicule. Ce couple participe donc à un ralentissement ou à un arrêt du véhicule. Pour un ralentisseur comportant un rotor inducteur, les courants de Foucault sont à l'origine d'un échauffement du stator. En effet, les courants qui traversent le stator réalisé en matériaux conducteur ont tendance à chauffer les parois du stator. Ce phénomène d'échauffement est appelé effet Joule. Cet effet est généralement observable lorsqu'un courant électrique traverse un conducteur électrique. La puissance d'un ralentisseur électromagnétique est donc limitée par sa capacité de dégagement de chaleur des induits, en l'occurrence du stator. Cette chute de performance est non seulement due à réchauffement engendré par des courants de Foucault mais aussi à une conductivité modérée de l'acier. Ainsi, la paroi d'un stator induit en acier peut atteindre des températures très élevées et de très importants gradients de température peuvent être observés entre la périphérie interne du stator située en regard de bobines et la périphérie externe du stator éloignée de ces bobines et en contact avec la chambre de refroidissement. Un rotor réalisé dans un matériau conducteur de chaleur peut aussi s'échauffer dans ses parties proches des bobines. Enfin, des supports portant des circuits électroniques redresseurs de tension peuvent s'échauffer à cause d'un courant qui parcoure des éléments redresseurs. Ces échauffements du stator, du rotor et des circuits redresseurs posent des problèmes pour évacuer la chaleur du ralentisseur. Pour assurer l'évacuation de la chaleur du ralentisseur et refroidir le ralentisseur, on connaît des dispositifs mettant en œuvre des écoulements d'air. Dans le document EP-A-0331559, un ventilateur à ailettes solidaire du rotor génère un écoulement d'air entre les bobines du rotor, ce qui contribue à l'évacuation de la chaleur du stator. Pour refroidir des parois d'un élément échauffé et évacuer la chaleur de cet élément, on creuse des parois de cet élément afin de faire circuler un liquide de refroidissement dans ces parois. Un échange de chaleur peut alors se produire entre le liquide de la chambre de refroidissement et l'élément échauffé. La chaleur de l'élément échauffé est évacuée par le liquide de refroidissement. Dans un exemple, des chambres de refroidissement sont creusées dans un stator d'un ralentisseur et un échange thermique entre le stator chaud et le liquide de refroidissement permet de refroidir le stator. En variante, des chambres comportent des parois rajoutées et sont extérieures au stator, en étant portées par celui-ci. Pourtant ces systèmes de l'état de la technique, présentent des limites dans leur fonctionnement. En effet, le pouvoir de refroidissement d'un dispositif de ralentissement mettant en œuvre un ventilateur ne peut pas être aussi élevé que souhaité. En effet, le ventilateur et ses ailettes de refroidissement, à cause d'une conception très compacte, opposent à l'écoulement d'air de refroidissement une résistance aéraulique non négligeable. En outre, le coefficient de convection dans l'air est relativement faible. Il est donc difficile de refroidir un stator ou un rotor à l'aide d'un ventilateur. Par ailleurs, le ventilateur est intégré dans le rotor du ralentisseur. Le ventilateur peut posséder une masse élevée pour dissiper la chaleur. Le poids et l'encombrement du ventilateur s'ajoute donc à celui du ralentisseur. Le ralentisseur devient plus volumineux et moins adaptable à des boites de vitesse ou à des ponts arrières. L'utilisation d'un ventilateur génère un bruit qui peut être une nuisance sonore pour le conducteur du véhicule. Quant aux chambres de refroidissement, elles réalisent un refroidissement du ralentisseur qui demeure trop faible si l'on souhaite augmenter encore et optimiser des performances de freinage du ralentisseur, surtout à cause de la faible conductivité des matériaux, en général isotropes, qui constituent le stator et les autres organes qui dégagent de la chaleur.
Objet de l'invention
La présente invention a pour objet de résoudre les problèmes de bruit du ventilateur, d'encombrement du ventilateur, et de manque d'efficacité de ce ventilateur ou des chambres de refroidissement. Grâce à son dispositif de refroidissement adaptable et efficace, l'invention permet la conception de machines offrant un très grand couple pour assister le freinage du véhicule automobile. L'invention réduit fortement les contraintes thermiques imposées à un ralentisseur. L'invention permet d'obtenir une augmentation d'une puissance d'un ralentisseur pour des dimensions données de ce ralentisseur, voire même pour des dimensions réduites de ce ralentisseur. L'invention permet aussi une augmentation de la fiabilité et du rendement du ralentisseur en diminuant des pertes par effet Joules et les contraintes thermiques. Ces contraintes thermiques sont entre autres dues aux gradients de température très élevés entre des périphéries de pièces refroidies et des périphéries de pièces chaudes qui dégagent des pertes de chaleur. A cet effet, l'invention utilise un ou plusieurs caloducs. Un caloduc comporte une enceinte fermée dans laquelle circule un fluide caloporteur. En effet, à l'intérieur du caloduc se trouve un fluide sous pression qui se vaporise dans un côté chaud du caloduc et qui se condense dans un côté froid du caloduc. Le côté chaud du caloduc est aussi appelé zone d'évaporation et le côté froid du caloduc est appelé zone de condensation. Lorsque le liquide caloporteur se vaporise, il prélève de la chaleur et lorsqu'il se condense, il cède la chaleur qu'il a accumulée du côté chaud. Plus la surface du caloduc en contact avec un élément chaud est grande, plus il peut conduire la chaleur de cet élément. L'enceinte du caloduc est réalisée en matériau conducteur, tel que le cuivre ou le zinc ou le nickel, afin de faciliter encore d'avantage l'évacuation de la chaleur. En combinant la conductivité du matériau à celle du liquide caloporteur sous pression, le caloduc possède une très grande conductivité équivalente. Dans un exemple, un caloduc peut atteindre une conductivité de 10000 W/m.K (Watt par mètre Kelvin), tandis que le cuivre, le plus conducteur des matériaux homogènes, ne possède qu'une conductivité de 400 W/m.K. Un caloduc est donc 25 fois plus conducteur que le cuivre. Quant à l'acier dans lequel la majorité des pièces d'un ralentisseur sont réalisées, il ne possède qu'une conductivité de 50 W/m.K. De cette conductivité faible de l'acier naît l'utilité d'ajouter des caloducs à l'intérieur des pièces du ralentisseur. L'usage des caloducs à l'intérieur d'un ralentisseur n'est pas exclusif. En général, cet usage est couplé avec la création de chambres de refroidissement dans des parois du ralentisseur et éventuellement l'utilisation de ventilateurs intégrés ou non à l'intérieur de ce ralentisseur. Le caloduc a pour but de prélever une chaleur dans une partie chaude ou échauffée du ralentisseur à l'intérieur de laquelle il est inséré afin de l'évacuer dans une partie froide ou refroidie du ralentisseur. Le fluide caloporteur permet une circulation de la chaleur dans le caloduc afin que la chaleur soit évacuée vers la partie refroidie du ralentisseur. Le caloduc joue alors un rôle de pont de chaleur qui fait la liaison entre la partie échauffée et la partie refroidie du ralentisseur. Ces parties peuvent être éloignées l'une de l'autre et appartenir à deux pièces distinctes du ralentisseur. Ces parties peuvent aussi appartenir à des pièces qui sont en contact ou séparées seulement à travers une résistance thermique. Lorsque les deux parties sont très éloignées l'une de l'autre, le montage du caloduc dans un ralentisseur est dit déporté. En outre, le fait que le caloduc soit isotherme permet d'uniformiser la température dans toutes la ou les pièces du ralentisseur dans lesquels le caloduc est inséré. Par ailleurs, en plaçant des caloducs à l'intérieur du ralentisseur en différents endroits, il devient possible de supprimer quasiment les gradients de températures dans les pièces du ralentisseur. Par exemple, en plaçant des caloducs dans les parois du stator et en faisant déboucher la zone de condensation du caloduc dans une chambre de refroidissement, on peut limiter un effet de surchauffe à la surface du stator. Le caloduc peut prendre n'importe quelle forme. Le caloduc peut notamment avoir une forme tubulaire ou en pion. Le caloduc peut aussi avoir une section carrée, en triangle, en U, ou ronde. Il est d'ailleurs possible de placer des caloducs avec des formes particulières à l'intérieur d'une chambre de refroidissement de manière à ce que ces caloducs jouent un rôle de turbulateur et impriment au fluide de refroidissement un mouvement à l'intérieur de cette chambre. En imprimant au fluide un mouvement, les caloducs permettent une meilleure évacuation de la chaleur par l'intermédiaire du fluide et donc un meilleur refroidissement du ralentisseur. Dans une réalisation particulière, des caloducs en forme de T, possédant une section ronde, sont placés dans un stator à plusieurs endroits distincts. Ces caloducs sont éloignés les uns des autres et s'étendent jusqu'à une chambre de refroidissement. En variante, ces caloducs sont placés les uns à côté des autres à l'intérieur du stator afin que les parties du caloduc débouchant dans la chambre de refroidissement décrivent tout le contour de cette chambre. Un ralentisseur peut comporter une chambre de refroidissement avantageusement annulaire, en forme de couronne, encadrant un rotor. Dans un tel ralentisseur, des caloducs peuvent être insérés dans le stator radialement par rapport à un axe du rotor. Un ralentisseur peut aussi comporter une chambre de refroidissement globalement annulaire, transversale à un axe de rotation du rotor. Dans un tel ralentisseur, des caloducs peuvent être insérés à l'intérieur d'un stator parallèlement à un axe du rotor. Les caloducs situés dans ces ralentisseurs possèdent une seule zone d'évaporation placée dans une partie échauffée du ralentisseur et en particulier du stator. Toutefois, il est possible d'envisager de placer un caloduc possédant deux zones d'évaporation situées dans deux parties échauffées du stator. Dans ce cas de figure, une zone intermédiaire située entre les deux parties échauffées assure une condensation du fluide caloporteur. On peut aussi utiliser un caloduc comportant une zone d'évaporation et deux zones de condensation. Le retour du fluide caloporteur dans la zone d'évaporation se fait généralement par capillarité, gravité ou centrifugation. Dans une réalisation particulière, des caloducs placés dans un rotor, forment un angle avec un axe du rotor de manière à ce que le retour du fluide condensé soit facilité par une force centrifuge. Ces caloducs peuvent être aussi parallèles à un axe du rotor et comporter des parois inclinées. Dans une autre réalisation particulière, l'arbre tout entier du rotor est réalisé sous forme d'un caloduc. Les parois de l'arbre du rotor peuvent dans cette réalisation être inclinées par rapport à l'axe du rotor. Dans un rotor portant des bobines, le caloduc peut être placé à l'intérieur d'encoches portant les bobines. Dans un exemple, le caloduc est inséré dans le fond de ces encoches destinées à accueillir une bobine. Le caloduc peut totalement ou en partie rentrer en coopération avec ces encoches. Placées à l'intérieur du rotor, des extrémités des caloducs correspondant à une zone de condensation peuvent être terminées par des ailettes ou une pale de manière à favoriser un refroidissement du caloduc. II est aussi envisageable, pour un ralentisseur comportant un circuit électronique redresseur tournant, ou fixe, d'utiliser un caloduc qui traverse un support de ce circuit. Une extrémité du caloduc qui s'étend vers l'extérieur du support peut comporter des ailettes afin de refroidir le caloduc dans sa zone de condensation. Dans une réalisation particulière, l'extrémité du caloduc qui s'étend vers l'extérieur du support se termine par une pale, cette pale permettant comme les ailettes le refroidissement du caloduc. Les caloducs peuvent aussi cumuler deux fonctions. En effet, en plus de leur fonction de conducteur de chaleur, ces caloducs peuvent dans le cas du rotor ou du pont de diode prendre la forme d'une pale axiale, centrifuge ou hélico-centrifuge. Plus précisément, la zone de condensation du caloduc peut prendre la forme d'une pale. Ces caloducs ont alors aussi une fonction de ventilation. Ainsi, dans un exemple de réalisation, des pales de type caloduc sont implantées sur un support conducteur et cela en alternance circonférentielle avec des diodes composant le circuit électronique redresseur. Cette alternance permet de répartir la chaleur dissipée par les diodes sur tout le contour du support. En outre, lorsque le circuit tourne, la zone condensation du caloduc est plus proche du centre de rotation du circuit que la zone d'évaporation. Cette configuration des zones de condensation et d'évaporation permet de faciliter le retour du fluide dans un état liquide par des forces centrifuges. Le refroidissement du pont par des caloducs peut aussi être appliqué si le pont est fixe. On peut alors refroidir ce pont par convection forcée d'un fluide tel que de l'air ou de l'eau sur des ailettes ou par l'intermédiaire d'une surface plongée dans un fluide. Dans ce cas, les ailettes ou la surface plongée dans le fluide correspondent à une zone de condensation. L'invention concerne donc un ralentisseur électromagnétique comportant : - un rotor fixé sur un arbre, ce rotor portant des bobines et comportant un axe et, - un stator portant une chambre de refroidissement, caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins un caloduc comprenant une enceinte fermée dans laquelle circule un fluide caloporteur, - ce au moins caloduc présentant une zone d'évaporation absorbant une chaleur, cette zone d'évaporation se situant dans une partie chaude du ralentisseur, une zone de condensation restituant la chaleur, cette zone de condensation se situant dans une zone refroidie du ralentisseur. En outre, le caloduc est intégré dans la paroi du stator, et la chambre de refroidissement, parcourue par un fluide de refroidissement, est située dans la zone de condensation du caloduc.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Ces figures montrent : - Figure 1 : un ralentisseur, avec arrachement local du stator, vu dans l'espace comportant des caloducs disposés dans une paroi du stator ; - Figure 2 : une représentation schématique du caloduc détaillant son principe de fonctionnement ; - Figure 3a : un caloduc en T intégré dans un stator possédant une zone de condensation débouchant dans la chambre de refroidissement de ce stator ; - Figure 3b : un caloduc coudé intégré dans un stator; - Figure 3c : des caloducs avec des profils différents engendrant des turbulences dans le liquide de refroidissement ; - Figure 3d et 3e : un caloduc en forme d'ailette simple ou multiple ; - Figure 3f : un caloduc sous forme d'ailette vu de profil ; - Figure 4a : des caloducs situés dans un stator transversalement à un axe d'un rotor ; - Figure 4b : des caloducs situés dans un stator parallèlement à un axe d'un rotor ; - Figure 5 : un exemple de circuit thermique déporté où une source de refroidissement est éloignée d'une source de chaleur ; - Figure 6 : un arbre réalisé sous forme d'un caloduc ; - Figure 7 : un rotor comportant des caloducs et monté sur un arbre; - Figures 8a, 8b, 8c : des structures de rotors comportant des caloducs situés à l'intérieur ou proche d'encoches de bobines; - Figures 9a, 9b : des circuits électroniques tournant comportant un caloduc traversant un support de ces circuits; Les éléments qui sont communs d'une figure à l'autre conservent la même référence. Description d'exemples de réalisation de l'invention
La figure 1 montre une représentation schématique d'un ralentisseur 100 électromagnétique comportant un stator 101 à l'intérieur duquel tourne un rotor 110, ici du type de celui décrit dans le document EP-A-0331559, accroché à un arbre 112 d'axe 120 constituant l'arbre du ralentisseur et du rotor 110. Le stator 101, d'orientation axiale, porte des chambres 102-106 annulaires de refroidissement. Le rotor 110 porte des bobines 111 et en particulier des noyaux de ces bobines 111 espacés régulièrement sur tout son contour extérieur. Les bobines 111, de forme oblongue ainsi que les noyaux, comportent chacune un axe passant par leur deux extrémités orienté de manière radiale par rapport à l'axe 120 du ralentisseur. Le champ électromagnétique généré par ces bobines se propage donc essentiellement radialement par rapport à l'axe 120. Des caloducs 113 et 116 sont situés à l'intérieur du stator 101. Les bobines 111 sont donc alimentées électriquement par un alternateur comportant un stator inducteur porté par le stator 111 et un rotor induit porté par le rotor 110. Cet alternateur, non référencé, est visible dans l'extrémité gauche de la figure 1. Un pont redresseur intervient entre le rotor induit de l'alternateur et les bobines 111 pour alimenter celles-ci en courant continu. Une manette à la disposition du conducteur permet de doser le courant électrique circulant dans les bobinages du stator de l'alternateur. Pour plus de précision on se rapportera au document précité montrant un exemple de liaison entre le rotor 110 et l'arbre 112. L'arbre 112 est dans un mode de réalisation l'arbre de transmission de mouvement du moteur du véhicule à au moins une roue du véhicule, le stator se fixant sur la boîte de vitesses comme dans le document EP-A-331559 ou en variante sur le pont arrière du véhicule. En variante, l'arbre 112 est distinct de cet arbre de transmission en étant décalé par rapport à celui-ci. Avantageusement un multiplicateur de vitesse, par exemple à trains d'engrenages, comportant au moins deux roues dentées, intervient entre cet arbre et l'arbre et l'arbre de transmission de mouvement pour une réduction du poids et une augmentation des performances du ralentisseur. En variante, le multiplicateur de vitesse intervient entre l'arbre 112 et un arbre de sortie secondaire de la boîte de vitesse prévu pour le montage d'un ralentisseur du type hydrodynamique à roue d'impulseur et roue de turbine. Le ralentisseur selon l'invention se monte en lieu et place de ce ralentisseur externe. Les chambres 102-106 de refroidissement sont ici des chambres annulaires creusées entièrement dans les parois périphériques interne et externe respectivement 114 et 115 du stator. Dans une première variante, ces chambres sont creusées partiellement dans les parois du stator et fermées par ajout de couvercles externes soudés sur ces parois. Dans une deuxième variante, ces chambres sont crées par tubulures constituant un circuit de refroidissement externe. Un liquide de refroidissement, tel que le liquide de refroidissement du moteur à combustion interne du véhicule automobile, circule dans les chambres 102-106 de refroidissement pour assurer un refroidissement du stator 101. En effet, une chaleur est engendrée en surface de la paroi 114 en raison d'une circulation de courants de Foucault. Et un échange thermique entre la paroi chaude 114 et le liquide froid de refroidissement en contact avec ces parois permet d'évacuer la chaleur du stator 101. Pourtant, la paroi 114 possède une faible conductivité thermique et une grande épaisseur afin de répondre à des critères mécaniques et magnétiques donnés dans un cahier des charges. Cette faible conductivité et cette grande épaisseur impliquent une très faible conduction de la paroi 114 et donc un gradient important entre la face interne de la paroi 114 chauffée et la face externe de la paroi 114 refroidie qui se trouve du côté du liquide de refroidissement. En conséquence, pour compléter le refroidissement réalisé par les chambres 102-106, des caloducs 113 et 116 sont insérés à l'intérieur du stator 101. De manière générale, un caloduc comprend une enceinte fermée dans laquelle circule un fluide caloporteur. Ce fluide permet une circulation de la chaleur à l'intérieur du caloduc et donc une circulation de la chaleur entre ses deux extrémités. Le caloduc 113 présente une zone d'évaporation absorbant de la chaleur. Cette zone d'évaporation correspond en général à une extrémité du caloduc 113 qui se situe dans une partie chaude du ralentisseur. Ici, la zone d'évaporation se situe dans la paroi 114 du stator où les courants de Foucault naissent. Le caloduc 113 comporte aussi une zone de condensation restituant la chaleur emmagasinée dans la zone d'évaporation. Cette zone de condensation se situe à l'intérieur de la chambre 104 de refroidissement. Ainsi, le caloduc 113 permet de réduire des différences de température qui peuvent exister à l'intérieur de la paroi 114 et entre la paroi 114 et la paroi 115. En effet, le caloduc 113 joue donc ici un rôle de pont de chaleur. Ce pont de chaleur conduit où transfère la chaleur de la paroi intérieure 114 vers la chambre 104 de refroidissement, à l'intérieur de laquelle circule un liquide de refroidissement. Comme cette chambre de refroidissement est aussi en contact avec la paroi 115, le transfert de chaleur s'effectue jusqu'à la paroi extérieure 115 plus froide. Le caloduc 113 permet donc d'uniformiser une température à l'intérieur du stator 101 et de réduire des gradients de température à l'intérieur de ce stator 101. Dans une autre réalisation, le caloduc 116 se situe à l'intérieur d'une paroi de séparation verticale entre la chambre 102 et la chambre 103 de refroidissement. On peut ainsi imaginer que toutes les parois des chambres 102-106 soient réalisées sous la forme d'un caloduc 113. La figure 2 montre un schéma d'un caloduc 113 mettant en évidence son principe de fonctionnement. Le caloduc 113 renferme un fluide 230 sous pression dans une enceinte 210 fermée. Le caloduc 113 comprend une zone
201 d'évaporation, une zone 203 de condensation et une zone adiabatique
202 intermédiaire. Dans la zone 201 d'évaporation, le caloduc prélève une chaleur représentée par les flèches 220. Cette chaleur entraîne un premier changement d'état du fluide 230. En effet, dans la zone 201 d'évaporation, le fluide 230 passe d'un état liquide à un état gazeux. La vapeur issue de l'état gazeux du fluide 230 monte suivant la flèche A dans la zone 203, qui est une zone de refroidissement. La montée de la vapeur du fluide 230 vers la zone 203 de refroidissement entraîne un deuxième changement d'état du fluide 230. En effet, le fluide 230 qui se trouve alors dans une zone beaucoup plus froide que la zone 201 d'évaporation se condense et devient liquide. Les gouttes du fluide 230 retombent alors dans la zone 201. Ce deuxième changement d'état permet au fluide 230 de céder toute la chaleur qu'il avait emmagasinée lors de son premier changement d'état. La chaleur cédée au milieu extérieur est représentée par les flèches 221. Le fluide 230 peut retourner à son état liquide initial dans la zone 201 d'évaporation par capillarité. Une zone 270 capillaire peut être développée dans un milieu poreux qui tapisse la paroi de l'enceinte 210 du caloduc 113. La zone 270 capillaire peut être effritée, formée par des couches de tissus ou tapis de fils métalliques. La zone 270 capillaire peut aussi éventuellement être formée par des rainures axiales circonférentielles à la face interne de l'enceinte. Outre la capillarité, le retour du fluide 230 dans un état liquide dans la zone 201 peut se faire sous l'effet de forces appropriées comme par exemple des forces de gravité ou des forces centrifuges. Il est possible de combiner la capillarité de la zone et une force de gravité ou centrifuge afin d'optimiser le retour du fluide 230 dans une position initiale. En général, le fluide 230 caloporteur est de l'eau et les parois de l'enceinte 210 du caloduc sont en cuivre ou en nickel. En variante, le fluide 230 caloporteur est du méthanol et les parois de l'enceinte 210 sont en cuivre en acier inoxydable ou en nickel. Dans une autre variante, le fluide 230 est de l'ammoniac et les parois de l'enceinte 210 sont en nickel, en aluminium ou en acier inoxydable. D'autres combinaisons de fluide de travail et de métal composant les parois sont possibles. Des parois multicouches de matériaux différents peuvent aussi être mis en œuvre dans le caloduc. Dans un exemple, on réalise une paroi multicouche en déposant une pellicule de cuivre sur une surface en acier. La figure 3a montre une vue en coupe transversale du ralentisseur
100 par rapport à un axe de l'arbre du rotor. La figure 3a montre la configuration du caloduc 113 possédant un profil avec une forme en T. Ce caloduc 113 est intégré dans la paroi périphérique interne 114 du stator 101, ici plus épaisse que la paroi périphérique externe de celui-ci. La zone 201 d'évaporation du caloduc 113 est située à l'intérieur d'une paroi 114 du stator
101 et la zone 203 de condensation est située vers l'extérieur de cette paroi 114. En particulier, la chambre 104 de refroidissement parcourue par un fluide de refroidissement est située dans la zone 203 de condensation du caloduc 113. Dans un exemple, une chaleur est conduite de l'intérieur d'une paroi 114 du stator 101 vers l'extérieur de cette paroi 114. En effet, sans caloduc 113, une température T1 à l'intérieur de la paroi 114 peut être beaucoup plus élevée que la température T2 à l'extérieur de la paroi 114.. En revanche, la mise en place du caloduc 113 dans le stator 101 permet d'uniformiser la température de la paroi 114 en la diminuant et en ramenant la température T1 proche de la température T2. En diminuant la température globale de la surface de la paroi 114, le rendement thermique du ralentisseur 100 est optimisé et ses performances de freinage de l'arbre 112 sont décuplées. En effet, en diminuant le gradient de température dans la paroi 114, on diminue les contraintes thermo-mécaniques, on augmente la fiabilité du ralentisseur et on diminue des dilatations différentielles. Le caloduc 113 permet ainsi de conserver constant un entrefer entre le rotor 110 et une paroi 114 du stator. Et en gardant constant cet entrefer, le caloduc 113 permet de conserver constantes de manière durable les performances du ralentisseur qui pouvaient dans le passé avoir tendance à diminuer avec un échauffement du ralentisseur. En outre, une liaison thermique existe entre les parois 114 et 115 du stator 101. En effet, ces deux parois 114 et 115 sont en contact par l'intermédiaire de la chambre de refroidissement. Avec le caloduc 113, on peut ainsi même observer une uniformisation de la température dans l'ensemble du stator 101. Toutefois, le caloduc ne touche pas nécessairement la paroi 115. Il est possible de placer dans la chambre 104 de refroidissement des caloducs en forme de T à intervalles réguliers. Ainsi, il est possible de placer un caloduc 310 représenté en traits interrompus à côté du caloduc 113. De manière générale, le caloduc 113 est fixé solidement à l'intérieur de la paroi du stator 101. Comme sur la figure 3a, le caloduc 113 peut être vissé à l'intérieur du stator grâce à un filetage 301. Le stator 101 est dans ce cas taraudé pour accepter le caloduc 113. En variante, le caloduc 113 peut être emmanché en force dans la paroi 114 du stator 101. Le caloduc 113 peut aussi être serti ou brasé dans la paroi du stator 101, toute autre forme de fixation étant possible. Toutefois, on privilégie les montages qui minimisent une résistance thermique de contact entre un caloduc et un objet à refroidir. Les caloducs peuvent posséder des formes diverses. La figure 3b montre ainsi un caloduc 360 qui est coudé à l'intérieur d'une chambre 104. Un fluide 380 de refroidissement circule dans cette chambre 104 suivant la flèche C. Le caloduc 360 est en fait coudé à une interface entre sa zone 201 d'évaporation située dans une paroi du stator 101 et sa zone 203 de condensation située dans une chambre 104 de refroidissement. Ce caloduc est coudé à la sortie de la paroi 114 afin que la surface rentrant en contact avec le fluide 380 de refroidissement soit la plus grande possible. En effet, la surface du caloduc 360 coudé en contact avec le fluide 380 est plus grande que celle d'un caloduc 361 droit en forme de pion. On augmente ainsi la surface d'échange thermique entre le caloduc 360 et le fluide 380 de refroidissement. Cette augmentation de la surface d'échange thermique permet à un ralentisseur de dissiper beaucoup de chaleur. En variante, on peut imaginer une utilisation de caloducs 360 coudés en plusieurs endroits ou encore une utilisation de caloducs 360 très long qui suivraient le contour du stator 101 et des chambres 102-106 de refroidissement. Comme sur la figure 3b, on peut laisser un jeu entre les parois 114 et 115 et le caloduc 360 afin de faciliter l'insertion de ce caloduc 360 dans la chambre 104 de refroidissement. Toutefois, il est aussi possible de plaquer ces caloducs 360 coudés contre les parois 114 et 115 du stator 101 afin d'augmenter un échange thermique entre le caloduc 360 et les parois 114 et 115. La figure 3c montre des caloducs 320-327 placés dans une chambre 104 de refroidissement parcourue par un fluide 380 de refroidissement. Ces caloducs 320-327 comportent un profil allongé dans une direction. La section transversale de ces caloducs 320-327 à cette direction peut être circulaire, elliptique, rectangulaire, carrée ou en U. Les caloducs 320-327 peuvent aussi être profilés ou en réseau de profiles. Les caloducs peuvent de manière général posséder une forme aérodynamique ou hydrodynamique ou au contraire une forme qui s'oppose à un déplacement d'un fluide de refroidissement. En multipliant le nombre de caloduc sur la surface de la chambre de refroidissement et éventuellement en alternant des formes différentes de caloducs sur cette surface, le fluide 380 peut devenir tourbillonnant. En effet, le contact du fluide 380 de refroidissement avec les surfaces des caloducs aux formes particulières modifie un mouvement du fluide et rend ainsi son écoulement turbulent. Cet écoulement turbulent facilite le refroidissement du ralentisseur 100 en évitant une stagnation du liquide 380. En effet, les particules du fluide 380, par cet effet de mouvement, sont constamment renouvelées. Ce renouvellement permet une évacuation facilitée de la chaleur du ralentisseur 100 et en particulier de la chaleur emmagasinée par le stator 101. Dans un écoulement turbulent, le transfert de chaleur entre les couches fluides ne se fait pas uniquement par conduction comme dans un écoulement laminaire mais aussi par transfert de matière entre des couches différentes du fluide. Utiliser des caloducs entraînant un écoulement turbulent permet donc de rendre le refroidissement par liquide de refroidissement très efficace. La figure 3d montre une géométrie particulière d'un caloduc qui comporte une zone de condensation en forme d'ailette 340. Cette ailette 340 est formée de deux ailes 342 et 343 qui s'étendent de part et d'autre d'une base 341 , dans la direction d'un écoulement d'un fluide de refroidissement. Les ailes 340 possèdent une forme légèrement arrondie sur une de leur dimension de manière à rentrer en coopération avec un contour extérieur du stator 101. La forme particulière des ailes 342 et 343 a pour but de faire occuper à l'ailette 340 un volume ou une surface la plus importante possible à l'intérieur de la chambre 104 de refroidissement. En variante, tout le caloduc peut avoir cette forme d'ailette. La figure 3e montre un caloduc 390 qui est un assemblage de caloducs possédant une zone de condensation en forme d'ailettes 340 observées dans la figure 3d. Cet assemblage a pour but de faire décrire au caloduc 390 toute la périphérie du stator 101. En effet, les ailettes 340 sont légèrement courbées afin de rentrer en coopération avec le contour extérieur du stator 101. En variante, il est possible que l'assemblage d'ailettes 340 ne décrive qu'une partie du contour du stator 101 ou même que cet assemblage ne soit pas continu. Dans un exemple, l'assemblage d'ailettes 340 ne décrit que la moitié du contour du stator 101. Dans un autre exemple, une seule ailette 340 sur trois est présente pour décrire le contour du stator 101. La figure 3f montre une vue en coupe d'un caloduc 330 comportant une zone de condensation en forme d'ailette. Cette figure est une vue de coté du caloduc 330 selon une flèche V de la figure 3a. Le caloduc 330 assure ici dans cette variante une liaison thermique entre une paroi 114 intérieure du stator 101 et une de ses parois 115 extérieure. Un fluide circule selon une direction qui est perpendiculaire à celle du dessin, de part et d'autre du caloduc 330. Dans un exemple de réalisation, le caloduc 330 assure une séparation hermétique entre des chambres 371 et 372 de refroidissement. Un caloduc 330 peut donc être utilisé dans le but de jouer un rôle de cloison de séparation verticale. La figure 4a montre un stator 410 comportant des chambres 420 et 421 annulaires orientées de manière globalement parallèle par rapport à un axe 120 du rotor du ralentisseur (non représenté). A l'intérieur de ces chambres 420 et 421 , des caloducs 401-405 sont présents. Les caloducs 402-405 ne comportent qu'une zone d'évaporation située dans une paroi du stator 410. En revanche, le caloduc 401 comporte deux zones d'évaporation. En effet, les deux extrémités du caloduc 401 sont intégrées dans des les parois du stator 410. Le fait que le caloduc 401 comporte deux zones 411 et 412 d'évaporation permet de créer un phénomène de conduction intense entre ces deux zones 411 et 412 d'échauffement et le fluide de refroidissement parcourant la chambre 420. La zone située entre ces deux zones 411 et 412 d'échauffement assure un refroidissement du fluide caloporteur. Les caloducs 401-405 sont orientés radialement par rapport à l'axe 120 du rotor afin de refroidir le stator et d'uniformiser sa température. Par ailleurs, les caloducs 401-405 peuvent aussi assurer un maintient et ou une liaison entre les parois du stator 410. Les caloducs 401-405 renforcent ainsi la structure du stator 410. Dans ce cas, le rotor pénètre dans l'intervalle annulaire présent entre les deux chambres, reliées par un fond non référencé. Plus précisément, ici les chambres sont creusées dans des parois concentriques externes et internes reliées par un fond transversal non référencé. Ce fond en variante porte une chambre qui, dans une variante relie entre elles les chambres 420, 421. Ce fond à chambre transversal peut être équipé de caloducs. Les bobines 611 et le rotor pénètrent dans l'intervalle annulaire entre les deux chambres. Grâce à l'invention, un entrefer précis existe entre le rotor et les parois du stator du ralentisseur. L'alternateur est porté en partie par le stator et le rotor présente un rotor inducteur s'étendant en saillie axiale par rapport aux chambres. Un flasque transversal en matière non magnétique relie le rotor à l'arbre 112 précité. Les bobines 611 et l'alternateur s'étendent de par et d'autre du flasque. La figure 4b montre une chambre 431 de refroidissement annulaire qui est creusée dans un stator 430. Cette chambre 431 est située radialement par rapport à l'axe 120 du rotor. Cette chambre 431 de refroidissement comporte des caloducs 421-425 qui sont orientés parallèlement à l'axe 120 du rotor. Les caloducs 421-425 placés à l'intérieur de cette chambre 420 peuvent, comme pour la réalisation du stator 410 de la figure 4a, comporter une ou plusieurs zones d'évaporation. Ainsi les caloducs 421 , 422, 424 et 425 sont placés de manière axiale par rapport à l'axe 120 du rotor et ils ne comportent qu'une seule zone d'évaporation située à l'intérieur des parois du stator 430. En revanche, le caloduc 423 est lui aussi situé de manière axiale par rapport à l'axe 120 mais il comporte deux zones 440 et 441 d'évaporation situées à l'intérieur du stator 430. Ces deux zones 440 et 441 d'évaporation permettent d'effectuer une jonction thermique entre les deux parois. Ces deux zones 440 et 441 optimisent ainsi un transfert de chaleur entre les parois du stator 430 et le fluide de refroidissement. Dans ce cas le rotor est d'orientation transversale par rapport à son axe et porte des bobines d'orientation axiale qui génèrent un champ magnétique axial. Le stator est en deux parties du type de la figure 4b. Ces deux parties sont disposées de part et d'autre du rotor et sont reliées entre elles par une paroi d'orientation axiale, éventuellement fractionnée. Il est ainsi formé un ralentisseur élémentaire. Plusieurs ralentisseurs élémentaires peuvent être prévus selon la puissance demandée. Par rapport à la figure 4a, on effectue une rotation de quatre-vingt-dix degrés, l'espace annulaire étant d'orientation transversale. Bien entendu, les bobines du rotor sont alimentées par un alternateur du type de la figure 1. Dans un autre exemple de réalisation, on pourrait imaginer des caloducs comportant plusieurs branches comportant elles même plusieurs zones d'évaporation. Les caloducs de cet exemple comporteraient alors plus de deux zones d'évaporation. Dans un autre exemple, on pourrait imaginer des caloducs comportant deux zones de condensation ou plus. La figure 5 montre l'utilisation d'un caloduc 500 établissant une liaison thermique entre une pièce 501 et une pièce 502 d'un ralentisseur 510. Cette figure montre qu'il n'est pas nécessaire que les deux pièces 501 et 502 du ralentisseur 510 dont on souhaite uniformiser la température se trouvent côte à côte. Ces pièces 501 et 502 peuvent être éloignées l'une de l'autre et le caloduc 500 qui les relie peut posséder n'importe quelle forme et être de taille variable. Dans un exemple de réalisation, la pièce 501 est le siège de dégagements de chaleur et la pièce 502 est une pièce refroidie du ralentisseur 510. Le caloduc 500 possède donc une zone d'évaporation située à l'intérieur de la pièce 501 et une zone de condensation située à l'intérieur de la pièce 502. Dans une variante, la pièce 502 froide est orientée au dessus de la pièce 501 pour faciliter le retour du fluide caloporteur dans un état liquide. Dans les deux cas, le caloduc 500 assure un transfert de chaleur de la pièce 501 vers la pièce 502 froide pour refroidir la pièce 501 et uniformiser ainsi les températures observables dans ces deux pièces. La figure 6 montre un arbre 600 tournant autour d'un axe 630 et comportant un rotor 605. L'arbre 600 est réalisé sous forme d'un caloduc. L'arbre 600 est divisé en trois parties 601 , 602 et 603 et des parois 606-609 inclinées sont situées dans son espace interne de réception d'un fluide. L'arbre 600 comporte ici plusieurs zones de condensation et une zone d'évaporation. En effet, les deux extrémités 601 et 602 de l'arbre 600 cède une chaleur représentée schématiquement par les flèches C et D à un environnement extérieur. Ces extrémités 601 et 602 sont donc deux zones de condensation pour l'arbre 600 réalisé sous forme d'un caloduc. La partie centrale 603 de l'arbre 600 a quant à elle tendance à s'échauffer en raison du rotor 605 qui l'entoure et qui dissipe une chaleur importante en fonctionnement. Cette partie 603 centrale est plus chaude que les extrémités 601 et 602 de l'arbre 600 et elle correspond donc à une zone d'évaporation. Cette partie 603 de l'arbre 600 cède une chaleur représentée par une flèche E à l'environnement extérieur. Les parois 606-609 sont inclinées par rapport à l'axe 630 du rotor 605 afin de favoriser le retour du fluide caloporteur à l'état liquide dans la partie 603 correspondant à la zone d'évaporation. Pour faciliter encore d'avantage le refroidissement du fluide dans les extrémités 601 et 602 de l'arbre 600, des ailettes engendrant par rotation un courant d'air autour de ces parties peuvent être fixées sur ces extrémités 601 et 602. Il serait aussi possible de réaliser ce courant d'air en mettant en œuvre un ventilateur extérieur indépendant monté à proximité des extrémités 601 et 602. Par ailleurs, on peut aussi utiliser un circuit de fluide pour réaliser le refroidissement de l'arbre 600. La figure 7 montre un rotor 700 portant des bobines 701 qui génèrent un champ électromagnétique B. Ce rotor 700 est solidaire d'un axe 702 qui l'entraîne en rotation. Des ailettes montées sur l'arbre 702 sont référencées 703 à 706. Des caloducs 710, 711 et 712 sont intégrés à l'intérieur du rotor 700. Ces caloducs permettent d'extraire des calories et d'uniformiser la chaleur à l'intérieur du rotor 700. Ces caloducs 710-712 s'étendent parallèlement à l'axe 750 du rotor. Les caloducs 710 et 711 sont terminés d'un côté par une pale 720, 721 ou des ailettes de manière ce que la partie du caloduc dépassant le rotor 700 soit refroidie. Le caloduc 712 est quant à lui terminé par deux pales 722 et 723 à ses deux extrémités afin de réaliser un refroidissement sur les deux extrémités du caloduc 712. Le choix de terminer un caloduc par une ou deux pales dépend de la géométrie du rotor 700 à l'endroit où est inséré le caloduc 710, 711 ou 712. Le côté du caloduc terminé par une ailette correspond à une zone de condensation et le côté du caloduc situé à l'intérieur du rotor 700 correspond à une zone d'évaporation. Les caloducs 710-712 qui s'étendent dans l'exemple parallèlement à l'axe 750 du rotor peuvent être de forme quelconque et ressortent vers une partie avant du rotor 700. Bien entendu, les caloducs 710-712 peuvent également sortir vers une partie arrière du rotor 700. En variante, des caloducs 730, 731 et 732 peuvent s'étendre radialement par rapport à l'axe 750 du rotor 700. Le choix entre des caloducs 730-732 orientés radialement et des caloducs 710-712 orientés parallèlement par rapport à l'axe 750 est fait en fonction d'une configuration de parties chaudes et froide à l'intérieur du rotor 700. Il est possible de réaliser une structure de rotor 700 mixte combinant à la fois des caloducs 710-712 orientés parallèlement à l'axe 750 et des caloducs 730-732 orientés radialement par rapport à l'axe 750. Dans un exemple de réalisation, l'arbre 702 du rotor comporte sur sa face extérieure périphérique des ailettes 703-706. Ces ailettes permettent la dissipation de la chaleur dégagée par une zone de condensation lorsque l'arbre 702 est réalisé sous forme d'un caloduc. Ces ailettes peuvent former des pales. Les figures 8a, 8b, 8c illustrent une utilisation particulière de caloducs dans un rotor 800 pour refroidir ce rotor 800. En effet, des encoches 801-804 sont réalisées à l'intérieur du rotor 800. Ces encoches 801-804 sont conformées dans le fond pour recevoir des caloducs 820 ou 821. Les caloducs 820 ou 821 sont situés en-dessous des bobines non représentées sur les dessins 8a, 8b et 8c qui pénètrent dans les encoches 801-804. Les caloducs 820 ou 821 peuvent se situer au fond d'une encoche, au milieu de cette encoche ou même au sommet de cette encoche. Ces caloducs peuvent aussi être inclinés ou parallèles ou radial à l'axe du rotor. Sur la figure 8a, les caloducs 820 prennent la forme du fond des encoches 801-804. Ces caloducs 820 peuvent être fondus ou moulés au fond de ces encoches lors d'une fabrication du rotor 800. Ces caloducs peuvent aussi d'abord être réalisés dans une forme complémentaire de l'encoche et être insérés ensuite à l'intérieur de cette encoche. Sur la figure 8b, les caloducs 821 présentent une section transversale circulaire. Les caloducs 821 sont disposés dans le fond des encoches 801- 804 mais ils ne prennent pas totalement la forme du fond de ces encoches 801-804. Dans cette variante de réalisation, les caloducs 821 peuvent être placés dans le fond des encoches 801-804 après un usinage et une fabrication du rotor 800. Que ce soit dans la réalisation de la figure 8a ou celle de la figure 8b, les caloducs 820 et 821 permettent d'évacuer vers l'extérieur la chaleur générée par le rotor 800 et en particulier ses bobines. Les caloducs 820 et 821 permettent aussi de répartir cette chaleur uniformément dans toute la structure métallique de ce rotor 800. Bien entendu, il est possible de ne remplir ou d'insérer des caloducs 820 ou 821 uniquement à l'intérieur de certaines encoches 801-804 du rotor 800. La figure 8c montre d'autres conformations de caloducs 810-812 à l'intérieur d'un rotor 800. En effet, un caloduc 810 ou 811 peut être inséré dans le rotor 800 et être incliné par rapport à un axe de symétrie de ce rotor 800. Le caloduc 812 peut être aussi placé à l'intérieur de la tôle en fer du rotor de manière axiale par rapport à un axe de rotation du rotor 800 perpendiculaire au plan de la figure. Le caloduc 812 peut aussi être situé de manière radiale ou incliné par rapport à l'axe de rotation du rotor 800. Dans tous les cas, les caloducs comportent chacun une partie qui s'étend au-delà des côtés du rotor afin de présenter une zone de condensation. Cette partie peut comporter des ailettes ou une pales qui sont intégrées ou rajoutées au caloducs. Pour mémoire, on rappellera que les encoches 801-804 sont destinées au montage d'une bobine enroulée autour du bras présent entre les encoches par exemple 802 et 803 Les figures 9a et 9b montrent un circuit 900 électronique redresseur monté sur un support 901 conducteur de chaleur. Le circuit 900 comporte notamment des diodes pour effectuer un redressement en tension. Le circuit 900 ainsi que son support 901 tournent suivant un mouvement W de rotation. Un caloduc 902 est inséré dans le support 901 afin de refroidir le circuit 900. En effet, il existe un transfert de chaleur du circuit 900 vers un environnement extérieur. Les diodes éléments du circuit 900 électronique ont tendance à chauffer en raison de courants qui les traversent. La chaleur dissipée par ces diodes est transmise au support 901 qui porte le pont 900. Cette chaleur est ensuite cédée au milieu extérieur par l'intermédiaire du caloduc 902. A cet effet, le caloduc 902 s'étend vers l'extérieur du support 901 en direction d'un centre de rotation du mouvement W. Une partie du caloduc 902 insérée dans le support 901 correspond à une zone 903 d'évaporation.
Une partie du caloduc 902 qui s'étend vers l'extérieur du support 901 correspond à une zone 904 de condensation. La zone 904 de condensation se situe dans un écoulement d'air afin de faciliter son refroidissement. La figure 9a représente schématiquement un exemple de conformation de la zone 904. Dans la réalisation de la figure 9a, la zone 904 de condensation comporte des ailettes 910-914 afin d'augmenter la surface du caloduc 902 rentrant en contact avec l'air pour son refroidissement. La figure 9b présente une variante de réalisation de la figure 9a. Sur la figure 9b, la zone de condensation porte une pale 920 pour effectuer son refroidissement. Cette pale 920 possède un creux et toute la partie du caloduc 902 dépassant du support 901 est insérée à l'intérieur de cette pale
920. Cette pale 920 possède la même fonction que les ailettes 910-914, et peut en plus forcer et optimiser une ventilation. La pale 920 peut être fabriquée directement dans la paroi du caloduc. La pale 920 peut aussi être une pièce rapportée que l'on fixe, par soudage par exemple, sur le caloduc
902. Dans les réalisations de la figure 9a et de la figure 9b, la partie du caloduc 902 qui dépasse du support 901 s'étend en direction d'un centre de rotation du mouvement W. Ce dépassement permet de placer la zone 904 de condensation plus basse que la zone 903 d'évaporation. Un fluide sous l'effet de forces centrifuge peut alors revenir sous forme liquide dans la zone 903 d'évaporation très rapidement afin d'optimiser. Dans une autre réalisation particulière, des diodes composant le circuit 900 sont placées sur des bases distinctes. Ces bases de diodes et des caloducs 902 avec des ailettes sont alternés sur toute une circonférence du support 901 de manière à bien répartir une chaleur à l'intérieur de tout le support 901. La figure 9c montre une variante de montage dans laquelle le circuit
900 électronique est monté directement sur les parois de la zone 903 d'évaporation du caloduc 902. Ce caloduc 902, en plus de son rôle de conducteur de chaleur, joue ici le rôle du support 901. Dans cette réalisation, il ne se produit donc qu'un seul transfert de chaleur entre le circuit 900 et le caloduc 902. Alors que dans les réalisations précédentes, il se produisait d'abord un transfert de chaleur entre le circuit 900 et le support 901 puis un transfert de chaleur entre ce support 901 et le caloduc 902. En supprimant le transfert de chaleur entre le circuit 900 et le support 901, on optimise un transfert thermique entre le circuit 900 et le caloduc 902. Le caloduc 902 peut avoir une forme quelconque. La fixation du caloduc 902 sur les parois du caloduc 902 peut être réalisée par brasage, soudage ou collage ou par toute autre méthode de fixation. Pour plus de précision sur le circuit électronique redresseur, on se rapportera au document EP-A-331559 précité, le support portant la référence 20 à la figure 2 de ce document. On voit également à la figure 3 de ce document un mode de fixation du stator sur le carter de la boite de vitesse. Toutes les combinaisons sont possibles. Par exemple l'arbre 120 de la figure 1 est en variante l'arbre 600 de la figure 6. En variante le rotor de la figure 1 peut être équipé d'au moins un caloduc comme à la figure 7. Le circuit redresseur de la figure 1 est en variante muni d'au moins un caloduc comme dans les figures 9a et 9b. Le stator associé au rotor des figures 8a et 8b peut comporter au moins un caloduc et une chambre de refroidissement comme à la figure 1.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Ralentisseur (100) électromagnétique comportant - un rotor (110) fixé sur un arbre (112), ce rotor (110) portant des bobines (111 ) et comportant un axe (120) et, - un stator (101) portant au moins une chambre (104) de refroidissement, caractérisé en ce qu'il comporte - au moins un caloduc (113) comprenant une enceinte (210) fermée dans laquelle circule un fluide (230) caloporteur, - ce au moins un caloduc présentant une zone (201) d'évaporation absorbant une chaleur, cette zone d'évaporation se situant dans une partie chaude du ralentisseur, et une zone (203) de condensation restituant la chaleur, cette zone de condensation se situant dans une zone refroidie du ralentisseur. 2 - Ralentisseur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le stator (101) comporte une paroi (114), en ce que le au moins un caloduc (113) est intégré dans la paroi du stator (101), et en ce que la zone (203) de condensation du au moins un caloduc (113) est située dans la chambre (104) de refroidissement parcourue par un fluide de refroidissement. 3 - Ralentisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le au moins un caloduc est intégré de manière globalement parallèle par rapport à l'axe (120) du rotor, dans la chambre (431) de refroidissement orientée radialement par rapport à cet axe. 4 - Ralentisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le au moins un caloduc est intégré de manière globalement radiale par rapport à l'axe (120) du rotor, dans la chambre (420) de refroidissement orientée parallèlement par rapport à cet axe. 5 - Ralentisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un caloduc orienté globalement de manière radiale par rapport à l'axe du rotor (120) et un caloduc orienté globalement de manière parallèle à l'axe (120) du rotor situés à l'intérieur d'une chambre de refroidissement. 6 - Ralentisseur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'arbre (600) du rotor est réalisé sous forme d'un caloduc. 7 - Ralentisseur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un espace interne de réception du fluide caloporteur présente des parois (606- 609) inclinées par rapport à l'axe de l'arbre (600). 8 - Ralentisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un caloduc est intégré dans le rotor (700, 800) et en ce que l'extrémité extérieure de condensation du caloduc est munie d'une pale de ventilateur. 9 - Ralentisseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le rotor (800) comporte des encoches (801-804) de réception, des fonds de certaines sont conformés pour la réception d'au moins moins un caloduc (820). 10 - Ralentisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit (900) redresseur comprenant des éléments électroniques redresseurs de courant montés sur un support (901) conducteur de chaleur, un au moins un caloduc (902) inséré dans ce support s'étendant vers l'extérieur de ce support. 11 - Ralentisseur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le circuit (900) est monté directement sur le caloduc (902).
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