WO2012107684A1 - Dispositif de refroidissement des bobines des moteurs électriques d'un véhicule par caloduc - Google Patents

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WO2012107684A1
WO2012107684A1 PCT/FR2012/050265 FR2012050265W WO2012107684A1 WO 2012107684 A1 WO2012107684 A1 WO 2012107684A1 FR 2012050265 W FR2012050265 W FR 2012050265W WO 2012107684 A1 WO2012107684 A1 WO 2012107684A1
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heat pipe
stator
cooling device
electric motor
heat pipes
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PCT/FR2012/050265
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Sébastien DESHARNAIS
Robert Yu
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Renault S.A.S.
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    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0061Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electrical machines
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the invention relates to cooling systems of electric motors of vehicles and, more specifically, a cooling device by heat pipes for cooling the windings of electrical machines used in a motor vehicle.
  • the cooling of the windings of an electric machine assumes an essential role because among the losses of efficiency of an electric motor or of a generator, a large part is taken by the Joule losses which are proportional to the temperature of the wire of the coils. .
  • Cooling the wire is all the more difficult as the wire has a limited surface area for heat exchange. For this, one only has, in fact, the exchange surface of the heads of the coils. Moreover, the useful surface is only the outer surface of the coil heads because it is the only one to be exposed. For the sake of efficiency it seems necessary to increase the exchange capacity by adding additional cooling elements that can serve as a complementary exchanger to the coil heads, or external elements that can draw fresh fluid on the stator.
  • the cooling device occupies part of the section of the notch, so that the same current must pass through a smaller section, resulting in greater Joule losses.
  • the occupation of part of the section of the notch leads to reducing the current dimensioning of the machines: the cooling is in competition with the filling of the notches.
  • the increase in exchange area is to the detriment of the availability of the notch.
  • Patent JP 601 18039A discloses a cooling system by heat pipes located on exchangers also inserted into the notches. Unfortunately when filling the notches, the useful section of the driver is reduced accordingly, and therefore the joules losses are increased.
  • An object of the present invention is to overcome the drawbacks cited by a cooling system based on at least one heat pipe:
  • the invention proposes a device for cooling an electric motor comprising at least one heat pipe implanted on the stator of said motor, perpendicular to the notches used by the winding of said stator, in contact with at least one coil head of said stator. which allows to free up space in the notch by leaving a greater availability for the winding.
  • the exchange surface is considerably increased by multiplying the number of heat pipes used on each stator tooth.
  • each layer of the winding can be exposed to heat exchange on both sides of the stator, by means of at least one pair of heat pipes per tooth.
  • Each winding layer is advantageously cooled by the heat exchange which occurs between each heat pipe located on each side of the stator.
  • copper and aluminum which are excellent thermal and electrical conductors, will be the materials chosen for the realization of the coils and the heat pipe.
  • Another advantage is the very high temperature uniformity in the device because the thermal is thus controlled not only on the lateral section of the notch but also deep in the notch.
  • the heat pipes can be flat and the wires of the winding squares in order to have greater adhesion between these elements and therefore a better heat exchange.
  • the invention is a device that advantageously benefits from a lower thermal resistance because the heat does not need to cross the entire winding in addition to the stator and the inner wall of the housing, to be evacuated.
  • Another advantage of the invention is that the phase change in the heat pipe makes it possible to absorb heat at a constant temperature differential and therefore to maximize the heat flux exchanged.
  • the motor can advantageously be encapsulated in a housing by considerably reducing the acoustic emissions due to the movements of air, while leaving the heat pipes exposed to the flow of air which cools them.
  • Figure 1 is a perspective view of the implantation on the stator of a heat pipe with square son, according to the invention
  • Figures 2a and 2b show two longitudinal sectional views, respectively, according to the plane which passes through the axes V and T, and transverse, according to the plane which passes through the axes T and L, a tooth of the stator equipped with heat pipes positioned between the successive layers of windings
  • Figure 3 represents a schematic diagram of a machine using, the heat pipes for its cooling, according to the invention
  • FIGS. 4a and 4b show two cross-sectional and longitudinal views of a stator tooth with heat pipes held by a fixing resin
  • FIG. 5 represents the heat pipe with capillary structure for cooling
  • FIG. 6 represents the cooling device, according to the invention, used on a stator with diametrical winding
  • FIG. 7 represents the positioning of the heat pipes with respect to the diametral winding.
  • Figure 1 we observe the implantation of at least two flat heat pipes 1 1 on a tooth 12 of a stator 13 wound on teeth.
  • At least one heat pipe January 1 is fixed on each side of the stator along a radial direction which follows the radius of the side surface of the stator 13 which passes through the tooth 1 2.
  • the heat pipes 1 1 are arranged symmetrically, each on the two faces of the tooth, in the radial direction passing through its axis.
  • the heat pipes adhere to the outer surface of the tooth and are covered at the base by a coil made with wires.
  • the heat pipes 11 are flat and the son 10 can be square.
  • FIG. 2a A first embodiment is illustrated in FIG. 2a, where a sectional view along a plane orthogonal to the axis L, which passes through a radius of the stator and through the axes T and V, shows the location of the alternating windings with 1.
  • Each layer of winding on a tooth is followed by a pair of heat pipes 1 1, each heat pipe of the pair being disposed flat on each side of the tooth 1 2.
  • a layer of coils 10 is in turn wrapped around this couple of heat pipes 1 1.
  • a pair of heat pipes 11 is alternated with the coils until, in this example, the alternation of five coils 10 intercalated with four pairs of heat pipes 11 per tooth 12, which makes a total of 8 heat pipes by tooth 12.
  • FIG. 2b shows this same embodiment, in which the five layers of windings and the 4 pairs of heat pipes per tooth are observed, through a section orthogonal to the tooth 12, and to the axis V, on a plane which passes through L and T.
  • the winding layers 10 alternate with the heat pipes 11 which are arranged by four.
  • the four heat pipes are observed on one side and the other of the tooth 12 in the direction of the axis T.
  • Four heat pipes are arranged on one face of the tooth 12 of the stator 13, the four others are arranged on the opposite face of the stator 13.
  • the heat pipes 11 are mounted alternately with the winding layers 10 and symmetrically.
  • FIG. 3 shows a front view along a plane orthogonal to the axis T passing through V and L.
  • the block diagram illustrated in this figure shows an embodiment that associates each tooth 12 of the stator 13 with a pair of heat pipes 1 1, each disposed on one side of the tooth 1 3, for a total of sixteen heatpipes.
  • the stator 13 comprises eight teeth 12 on which the coils 10 are wound around the heat pipes 11. The cooling is achieved by the heat exchange caused by the passage of a cool fluid on the fins of the heat pipes 1 1.
  • FIG. 3 also illustrates the heat pipes arranged around the stator 13 over 360 degrees: three of the heat pipes represented are positioned upside down from their natural position, that is to say with their condenser beneath the evaporator. Indeed the base of the heat pipes with the coils are at the top while the head with the fins 17 of these same heat pipes 30 are down and cool the lower part of the engine. These are capillary heat pipes.
  • FIG 4a there is illustrated a heat pipe 1 1 capillary. As can be seen in Figure 4a, to ensure a good return of liquid, a capillary structure is created inside the heat pipe.
  • the heat pipe has a circular section with inner walls 15 capillary structure.
  • FIG. 4b in fact, which represents the section orthogonal to the axis V, of the body of this heat pipe, on a plane which passes through the axes L and T, shows that it is circular and corresponds to this other mode of realization that uses capillary heat pipes.
  • This capillary structure makes it possible to operate a heat pipe positioned upside down, that is to say upside down.
  • the fluid present inside the capillaries passes systematically from the liquid state 16 to the gas state 17.
  • the hot zone which is the zone in contact with the coils
  • FIG 4a can be observed the path of the fluid with its changes of state, inside the capillary heat pipe.
  • Figure 5 we can observe another embodiment that allows the engine to benefit from an acoustic improvement. Indeed the engine is carterized and has an acoustic insulation due to the housing which completely surrounds the engine. The casing provided in this embodiment does not affect the cooling because it is provided by the heat pipes 1 1. Indeed the heat pipes 1 1 are outside the acoustic protection of the engine and remain subject to the flow of cooling fluid flow.
  • thermo-fusible wire enamels or impregnating resin To hold the heat pipes integral with the stator is used thermo-fusible wire enamels or impregnating resin.
  • the advantage of the resins is not to impose flanges to hold the heat pipes 1 1.
  • the invention is also transposable on a stator 20 with diametral winding.
  • FIG. 6 shows a front view of a diametral winding stator which comprises at least one pair of heat pipes per tooth.
  • the heat pipes 1 1 are fixed on the coil heads and despite the complexity of realization cooling is still effective thanks to the sixteen times two heat pipes in Figure 6 which exposed to the flow of fresh air lower the temperature of the windings 10.
  • the number of heat pipes is variable and can range from one to several tens per notch.
  • the form we have described two types of realization of heat pipes flat and cylindrical but any form is acceptable compatibly with the desired performances.
  • the winding is not necessarily square and can be a conventional wire.
  • the cooling device according to the invention applies to any type of motor vehicle equipped with an electric motor. This device advantageously reduces the temperature of the windings of the electrical machines.

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Abstract

Dispositif de refroidissement d'un moteur électrique comportant au moins un caloduc caractérisé en ce que ledit au moins un caloduc est implanté sur le stator dudit moteur, perpendiculairement aux encoches utilisées par le bobinage dudit stator, en contact d'au moins une tête de bobine dudit stator.

Description

Dispositif de refroidissement des bobines des moteurs électriques d'un véhicule par caloduc
L'invention concerne les systèmes de refroidissement des moteurs électriques des véhicules et, plus précisément, un dispositif de refroidissement par caloducs destinés à refroidir les bobinages des machines électriques utilisés dans un véhicule automobile.
Le refroidissement des bobinages d'une machine électrique assume un rôle essentiel car parmi les pertes de rendement d'un moteur électrique ou d'un générateur, u ne part importante est prise par les pertes Joule qui sont proportionnelles à la température du fil des bobinages.
Refroidir le fil est d'autant plus difficile que le fil présente une surface limitée pour l'échange de chaleur. Pour cela, on ne dispose, en effet, que de la surface d'échange des têtes des bobines. De plus la surface utile est seulement la surface extérieure des têtes de bobines car elle est la seule à être exposée. Dans un souci d'efficacité il semble nécessaire d'augmenter la capacité d'échange en rajoutant des éléments de refroidissement supplémentaire qui peuvent servir d'échangeur complémentaire aux têtes de bobines, ou des éléments externes qui puissent puiser du fluide frais sur le stator.
Toutefois, si l'on dispose d'un quelconque élément ou dispositif de refroidissement, qui occupe partiellement ou complètement une ou plusieurs encoches, le taux de remplissage utile de l'encoche pour les bobinages est fortement diminué. Ils s'en suivent des dimensionnements en courant de ces machines bien inférieurs et des pertes Joule qui augmente.
Les techniques actuelles connues consistent à utiliser différents moyens complémentaires pour refroidir les têtes des bobines et notamment des caloducs.
Dans le domaine des machines électriques ferroviaires il est fréquent de trouver des systèmes de refroidissement complémentaires à base de moteur à air puisé. Le brevet US801843 nous décrit un refroidissement à base de caloducs justement insérés dans les encoches, ce qui a comme inconvénient d'augmenter les pertes Joule.
En effet, le dispositif de refroidissement occupe une partie de la section de l'encoche, ce qui fait que le même courant doit passer par une section plus réduite, d'où des pertes Joules plus importantes. De plus l'occupation d'une partie de la section de l'encoche amène à réduire le dimensionnement en courant des machines : le refroidissement est en concurrence avec le remplissage des encoches.
L'aug mentation de surface d 'échange se fait au détriment de la disponibilité de l'encoche.
Nous connaissons comme reporté dans le brevet JP 57062754A, l'utilisation d'un bain liquide qui change de phase et se condense dans un échangeur extérieur à la machine au dessus des têtes des bobines ; cette méthode a l'inconvénient d'avoir une surface exposée du fluide caloporteur très faible.
Le brevet JP 601 18039A, nous décrit un système de refroidissement par caloducs situés sur des échangeurs également insérés dans les encoches. Malheureusement lorsqu'on remplit les encoches on réduit d'autant la section utile du conducteur et on augmente donc les pertes joules.
Tous ces cas cités ci-dessus ont l'inconvénient de disposer d'une surface d'échange très faible pour le refroidissement de l'ensemble des bobinages.
Dans ces types d'applications, il semble important de pouvoir refroidir les bobines en augmentant la surface d'échange.
Un but de la présente invention est de pallier aux inconvénients cités par un système de refroidissement basé sur au moins un caloduc:
- situés sur un stator bobiné sur dents,
- en contact avec des couches de bobinage
qui fait baisser la température du fil grâce à une augmentation notable de la surface d'échange thermique. Dans ce but l'invention propose dispositif de refroidissement d'un moteur électrique comportant au moins un caloduc implanté sur le stator dudit moteur, perpendiculairement aux encoches utilisées par le bobinage dudit stator, en contact d'au moins une tête de bobine dudit stator ce qui permet de libérer de l'espace dans l'encoche en laissant une plus grande disponibil ité pour le bobinage.
La surface d'échange est considérablement augmentée en multipliant le nombre des caloducs utilisés sur chaque dent du stator.
Egalement, chaque couche du bobinage peut être exposée à l'échange thermique sur les deux faces du stator, par l'intermédiaire d'au moins un couple de caloducs par dent.
On peut, avantageusement, augmenter la surface d'échange en maximisant le nombre de couches de bobinage intercalées avec des caloducs.
Chaque couche de bobinage est avantageusement refroidie par l'échange thermique qui se produit entre chaque caloduc situé de chaque côté du stator.
Avantageusement, le cuivre et l'aluminium, qui sont des excellents conducteurs thermiques et électriques, seront les matières choisies pour la réalisation des bobinages et du caloduc.
Un autre avantage, est la très grande uniformité de température dans le dispositif car la thermique est ainsi maîtrisée non seulement sur la section latérale de l'encoche mais également en profondeur dans l'encoche.
Avantageusement les caloducs peuvent être plats et les fils du bobinage carrés afin d'avoir une plus grande adhérence entre ces éléments et donc un meilleur échange thermique.
Par rapport à un système de refroidissement d'un moteur électrique bénéficiant d'un circuit de refroidissement à eau, qui entoure le carter, l'invention est un dispositif qui bénéficie avantageusement d'une résistance thermique plus faible car la chaleur n'a pas besoin de traverser tout le bobinage en plus du stator et de la paroi intérieure du carter, pour être évacuée. Un autre avantage de l'invention est que le changement de phase dans le caloduc permet d'absorber de la chaleur à un différentiel de température constant et donc de maximiser le flux de chaleur échangé.
Et enfin on peut avantageusement encapsuler le moteur dans un carter en réd u isant considérablement les ém issions acoustiques dues aux mouvements d'air, tout en laissant les caloducs exposés au flux d'air qui les refroidit.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée illustrée par les figures suivantes sur le quelles :
- la figure 1 est une vue en perspective de l'implantation sur le stator d'un caloduc avec des fils carrés, selon l'invention, les figures 2a et 2 b représentent deux vues en coupe, respectivement, longitudinale, selon le plan qui passe par les axes V et T, et transversale, selon le plan qui passe par les axes T et L, d'une dent du stator équipée de caloducs positionnés entre les couches successives de bobinages, la figure 3 représente un schéma de principe d'une machine utilisant, les caloducs pour son refroidissement, selon l'invention,
- Les figures 4a et 4b représentent deux vues en coupe transversale, et longitudinale d'une dent du stator avec des caloducs tenus par une résine de fixation,
La figura 5 représente le caloduc à structure capillaire pour le refroidissement,
- La figure 6 représente le dispositif de refroidissement, selon l'invention, utilisé sur un stator à bobinage diamétrale
La figure 7 représente le positionnement des caloducs par rapport au bobinage diamétral. Dans la description qui va suivre on a adopté, par commodité, une orientation longitudinale, verticale et transversale selon le trièdre LVT, représenté sur les figures. En figure 1 on observe l'implantation d'au moins deux caloducs plats 1 1 sur une dent 12 d'un stator 13 bobiné sur dents. Au moins un caloduc 1 1 est fixé sur chaque coté du stator le long d'une direction radiale qui suit le rayon de la surface latérale du stator 13 qui passe par la dent 1 2. Les caloducs 1 1 sont disposés symétriquement, chacun sur les deux faces de la dent, dans la direction radiale qui passe par son axe. Les caloducs adhèrent à la surface externe de la dent et sont recouverts à la base par un bobinage réalisé avec des fils. Pour un contact plus étendu et en vue d'un échange thermique amélioré, les caloducs 1 1 sont plats et les fils 10 peuvent être carrés.
Un premier mode de réalisation est illustré en figure 2a où une vue de section selon un plan orthogonal à l'axe L, qui passe par un rayon du stator et par les axes T et V met en évidence l'implantation des bobinages 10 alternés avec des caloducs 1 1 sur une dent 1 2. Chaque couche de bobinage sur une dent est suivie d'un couple de caloducs 1 1 , chaque caloduc du couple étant disposé à plat de chaque côté de la dent 1 2. Une couche de bobinages 10 est à son tour embobiné autour de ce couple de caloducs 1 1 . Ainsi de suite, encore un couple de caloducs 1 1 est alterné aux bobines jusqu' à obtenir, dans cet exemple, l'alternance de cinq bobinages 10 intercalés avec quatre couples de caloducs 1 1 par dent 12, ce qui fait un total de 8 caloducs par dent 12.
La figure 2b montre ce même mode de réalisation, où on observe les cinq couches de bobinages et les 4 couples de caloducs par dent, à travers une section orthogonale à la dent 12, et à l'axe V, sur un plan qui passe par L et T. Les couches de bobinages 10 s'alternent avec les caloducs 1 1 qui sont disposés par quatre. On observe les quatre caloducs d'un côté et d'autre de la dent 12 dans la direction de l'axe T. Quatre caloducs sont disposés sur une face de la dent 12 du stator 13, les quatre autres sont disposés sur la face opposée du stator 13. Les caloducs 1 1 sont montés en alternance avec les couches de bobinage 10 et de manière symétrique.
En figure 3 on observe une vue de face selon un plan orthogonal à l'axe T qui passe par V et L. Le schéma de principe illustré dans cette figure montre un mode de réalisation qui associe chaque dent 12 du stator 13 à un couple de caloducs 1 1 , chacun disposé sur une face de la dent 1 3, pour un total de seize caloducs. Le stator 13 comporte huit dents 12 sur lesquels les bobinages 10 sont enroulés autour des caloducs 1 1 . Le refroidissement est réalisé par l'échange thermique provoqué par le passage d'un fluide frais sur les ailettes des caloducs 1 1 .
La figure 3 illustre également les caloducs disposés autour du stator 13 sur 360 degrés : trois des caloducs 30 représentés sont positionnés à l'envers de leur position naturelle c'est-à-dire avec leur condenseur au-dessous de l'évaporateur. En effet la base des caloducs avec les bobinages sont en haut alors que la tête avec les ailettes 17 des ces mêmes caloducs 30 sont en bas et refroidissent la partie basse du moteur. Il s'agit de caloducs capillaires.
En figure 4a il est illustré un caloduc 1 1 capillaire. Comme on peut le voir en figure 4a, pour assurer un bon retour de liquide, une structure capillaire est créée à l'intérieur du caloduc.
Comme on peut le constater, en regardant en figure 4b, le caloduc a une section circulaire avec des parois internes 15 à structure capillaire.
La figure 4 b, en effet, qui représente la coupe orthogonale à l'axe V, du corps de ce caloduc, sur un plan qui passe par les axes L et T, montre qu'elle est circulaire et correspond à cet autre mode de réalisation qui utilise des caloducs capillaires.
En effet, le caloduc étant positionné tête en bas il est nécessaire de créer des rayures 14.
Elles peuvent être mises en place lors de la fabrication du caloduc 1 1 plat soit par l'extrusion soit par un matériel rapporté. Cette structure capillaire permet de faire fonctionner un caloduc positionné à l'envers c'est-à-dire la tête en bas. Le fluide présent à l'intérieur des capillarités passe systématiquement de l'état liquide 16 à l'état de gaz 17. Quand il circule dans la zone chaude qui est la zone en contact avec les bobinages il s'évapore 17 et quand il circule dans la zone froide qui est la zone où se trouvent les ailettes il se condense et redevient liquide. En effet le contact des ailettes avec le flux d'air frais de l'extérieur permet grâce à cet échange de refroidir le caloduc.
Egalement en figure 4a on peut observer le parcours du fluide avec ses changements d'état, à l'intérieur du caloduc capillaire. En figure 5 on peut observer un autre mode de réalisation qui permet au moteur de bénéficier d'une amélioration acoustique. En effet le moteur est carterisé et bénéficie d'un isolement acoustique dû au carter qui entoure complètement le moteur. La carterisation prévue dans ce mode de réalisation n'affecte pas le refroidissement car il est assuré par les caloducs 1 1 . En effet les caloducs 1 1 sont en dehors de la protection acoustique du moteur et restent soumis au passage du flux du fluide de refroidissement.
Pour tenir les caloducs solidaires au stator on utilise des émaux de fil thermo-fusibles ou de la résine d'imprégnation. L'avantage des résines est de ne pas imposer des brides pour tenir les caloducs 1 1 .
En figure 5, l'encapsulage du moteur est réalisé et une résine spécifique 21 bride les caloducs.
L'invention est également transposable sur un stator 20 à bobinage diamétral.
La figure 6 montre une vue de face d'un stator à bobinage diamétral qui comporte au moins un couple de caloducs par dent.
On peut observer l'assemblage des caloducs en figure 7.
Ce système utilisé sur un stator à bobinage diamétral est toutefois moins performant à cause d'une moindre surface d'échange au vue de la difficulté d'intercaler les bobinages et les caloducs.
Les caloducs 1 1 sont fixés sur les têtes de bobine et malgré la complexité de réalisation le refroidissement est toujours efficace grâce aux seize fois deux caloducs présents en figure 6 qui exposés au flux d'air frais font baisser la température des bobinages 10.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus.
En particulier le nombre des caloducs est variable et peut aller d'un à plusieurs dizaines par encoche. Quand à la forme nous avons décrit deux types de réalisation de caloducs, plat et cylindrique mais toute forme est acceptable compatiblement avec les performances recherchés.
Le bobinage n'est pas forcement carré et peut être un fil classique.
Le dispositif de refroidissement selon l'invention s'applique à tout type de véhicule automobile équipé de moteur électrique. Ce dispositif permet de réduire avantageusement la température des bobinages des machines électriques.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de refroidissement d'un moteur électrique comportant au moins un caloduc caractérisé en ce que ledit au moins un caloduc est implanté sur le stator dudit moteur, perpendiculairement aux encoches utilisées par le bobinage dudit stator, en contact d'au moins une tête de bobine dudit stator.
2. Dispositif de refroidissement d'un moteur électrique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit au moins un caloduc est intercalé entre deux couches de bobinage de la dite tête de bobine ou entre la surface latérale d'une dent dudit stator et une couche de bobinage de la dite tête de bobine.
3. Dispositif de refroidissement d'un moteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que un caloduc est intercalé entre chaque couche de bobinage de ladite tête de bobine.
4. Dispositif de refroidissement d'un moteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit au moins un caloduc est disposé sur chacune des deux faces du stator.
5. Dispositif de refroidissement d'un moteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte au moins un caloduc sur chaque dent dudit stator.
6. Dispositif de refroidissement d'un moteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit au moins un caloduc est du type capillaire à changement de phase.
7. Dispositif de refroidissement d'un moteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le moteur comprenant ladite tête de bobine est encapsulé dans un carter, les ailettes dudit au moins un caloduc restant exposées à un flux d'air extérieur.
8. Dispositif de refroidissement d'un moteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit au moins un caloduc est implanté sur un stator bobiné sur dents ou à bobinage diamétral.
9. Dispositif de refroidissement d'un moteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit au moins un caloduc est en aluminium ou en cuivre.
10. Dispositif de refroidissement d'un moteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le dit au moins un caloduc est plat et implanté entre au moins deux couches successives de fils carrés.
1 1 . Véhicule électrique caractérisé en ce qu'il est équipé du dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes.
PCT/FR2012/050265 2011-02-08 2012-02-07 Dispositif de refroidissement des bobines des moteurs électriques d'un véhicule par caloduc WO2012107684A1 (fr)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109937528A (zh) * 2016-09-28 2019-06-25 维迪科研究所 用于旋转电机的散热器
CN110470158A (zh) * 2018-05-11 2019-11-19 通用电气公司 共形热管组件
US20220021276A1 (en) * 2020-07-16 2022-01-20 General Electric Renovables España, S.L. Cooling of electrical machines
CN116094199A (zh) * 2023-04-10 2023-05-09 湖南大学 一种复用型模块化永磁风力发电机定子结构

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3012698B1 (fr) * 2013-10-28 2017-03-31 Turbomeca Machine electrique a materiau a changement de phase d'un demarreur-generateur d'une turbomachine.
KR101714842B1 (ko) * 2014-11-12 2017-03-10 주식회사 포스코 전기차용 모터
FR3066053B1 (fr) * 2017-05-03 2019-06-07 Safran Helicopter Engines Machine electrique a materiau a changement de phase d'un demarreur-generateur d'une turbomachine
US10855144B2 (en) 2018-04-03 2020-12-01 General Electric Company Electrical winding topologies and methods of making the same
FR3115921A1 (fr) * 2020-11-04 2022-05-06 Safran Elements conducteurs et machine electrique pour aeronef comprenant de tels elements conducteurs
EP4167441A1 (fr) * 2021-10-15 2023-04-19 Lilium eAircraft GmbH Composants de conducteur de chaleur d'enroulement d'extrémité

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US801843A (en) 1904-12-15 1905-10-17 Harry F Bonesteele Wire stretcher and splicer.
US3715610A (en) * 1972-03-07 1973-02-06 Gen Electric Dynamoelectric machine cooled by a rotating heat pipe
US3801843A (en) * 1972-06-16 1974-04-02 Gen Electric Rotating electrical machine having rotor and stator cooled by means of heat pipes
JPS567470U (fr) * 1979-06-26 1981-01-22
JPS5762754A (en) 1980-10-03 1982-04-15 Teikoku Denki Seisakusho:Kk Heat exchanger of canned motor with heat pipe
JPS60118039A (ja) 1983-11-26 1985-06-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 冷却装置付きリニアモ−タ
JPS60257739A (ja) * 1984-06-04 1985-12-19 Toshiba Corp 車両用主電動機
SU1261057A1 (ru) * 1985-05-22 1986-09-30 Севастопольское Высшее Военно-Морское Инженерное Училище Электрическа машина
JPH08298751A (ja) * 1995-04-26 1996-11-12 Nissan Motor Co Ltd 電気自動車用電動モータ
JP2010154713A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 電動機用ステータ及び電動機用分割ステータ

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US801843A (en) 1904-12-15 1905-10-17 Harry F Bonesteele Wire stretcher and splicer.
US3715610A (en) * 1972-03-07 1973-02-06 Gen Electric Dynamoelectric machine cooled by a rotating heat pipe
US3801843A (en) * 1972-06-16 1974-04-02 Gen Electric Rotating electrical machine having rotor and stator cooled by means of heat pipes
JPS567470U (fr) * 1979-06-26 1981-01-22
JPS5762754A (en) 1980-10-03 1982-04-15 Teikoku Denki Seisakusho:Kk Heat exchanger of canned motor with heat pipe
JPS60118039A (ja) 1983-11-26 1985-06-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 冷却装置付きリニアモ−タ
JPS60257739A (ja) * 1984-06-04 1985-12-19 Toshiba Corp 車両用主電動機
SU1261057A1 (ru) * 1985-05-22 1986-09-30 Севастопольское Высшее Военно-Морское Инженерное Училище Электрическа машина
JPH08298751A (ja) * 1995-04-26 1996-11-12 Nissan Motor Co Ltd 電気自動車用電動モータ
JP2010154713A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 電動機用ステータ及び電動機用分割ステータ

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109937528A (zh) * 2016-09-28 2019-06-25 维迪科研究所 用于旋转电机的散热器
CN110470158A (zh) * 2018-05-11 2019-11-19 通用电气公司 共形热管组件
US11683919B2 (en) 2018-05-11 2023-06-20 General Electric Company Conformal heat pipe assemblies
US20220021276A1 (en) * 2020-07-16 2022-01-20 General Electric Renovables España, S.L. Cooling of electrical machines
US11742722B2 (en) * 2020-07-16 2023-08-29 General Electric Renovables Espana, S.L. Cooling of electrical machines
CN116094199A (zh) * 2023-04-10 2023-05-09 湖南大学 一种复用型模块化永磁风力发电机定子结构

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FR2971376A1 (fr) 2012-08-10

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