WO2021240085A1 - Electric motor device with liquid cooling incorporating a heat sink adjacent to the electronic system - Google Patents

Electric motor device with liquid cooling incorporating a heat sink adjacent to the electronic system Download PDF

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WO2021240085A1
WO2021240085A1 PCT/FR2021/050771 FR2021050771W WO2021240085A1 WO 2021240085 A1 WO2021240085 A1 WO 2021240085A1 FR 2021050771 W FR2021050771 W FR 2021050771W WO 2021240085 A1 WO2021240085 A1 WO 2021240085A1
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WO
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thermal insulation
electric motor
electronic system
cavity
insulation cover
Prior art date
Application number
PCT/FR2021/050771
Other languages
French (fr)
Inventor
Cédric LEDIEU
Frédéric Tissot
Original Assignee
Novares France
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator
    • 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
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium

Definitions

  • TITLE Electric motorization device incorporating an electrically insulating heat sink
  • the present invention relates to an electric motorization device comprising an electric motor.
  • current electric motors include a rotor integral with a shaft and a stator which surrounds the rotor.
  • the stator is mounted in a housing which has bearings for the rotational mounting of the shaft.
  • the housing defines a housing for the rotor and includes a first housing portion and a second housing portion connected to each other.
  • the rotor comprises a body formed by a stack of sheets or pole wheels (claw pole) held in the form of a package by means of a suitable fixing system.
  • the rotor body has internal cavities housing permanent magnets.
  • the stator comprises a body formed by a stack of sheets forming a ring, the inner face of which is provided with teeth delimiting in pairs a plurality of notches open towards the interior of the stator body and intended to receive phase windings.
  • the supply of the electric motor and its control require the integration of an electronic system.
  • these electronic systems include a regulator making it possible to vary the intensity of the current, and a power converter such as an inverter, making it possible to transform a direct current into alternating current.
  • the on-board voltages used may be different.
  • malfunctions can occur if the masses of the various systems are not isolated.
  • glycol water in the cooling circuit of the electric motor, and / or to use an aluminum heat sink. This solution is satisfactory in that it allows the engine to be cooled. On the other hand, glycol water having electrical conductivity, it is therefore not possible to integrate the electronic system to cool it.
  • the corresponding assembly of such an electric motor device generally comprises: a two-part casing comprising a first part to which is fixed, in particular by screws, a cooling device, in particular made of aluminum. A seal between these two parts is made by means of a seal, in particular by an annular O-ring.
  • the electronic system can be attached to the cooling device.
  • the assembly of the device constitutes a complex operation.
  • the object of the present invention is to propose a solution which answers all or part of the aforementioned problems:
  • an electric motor device comprising: an electric motor comprising a rotor mounted on a shaft and intended to be set in motion, a stator arranged around the rotor, a rear bearing, and a front bearing comprising a cylindrical skirt extending axially from an end face of said front bearing, said front and rear bearings being interconnected by securing means and delimiting a housing for the rotor and the stator; an electronic system comprising power converter elements, said power converter elements being configured to drive the electric motor; a heat sink interposed between the electric motor and the electronic system, said heat sink being configured to cool the electronic system and comprising: an electrical insulation plate intended to cooperate with the electronic system, and configured to allow heat exchange between a liquid cooling and electronic system; a bell-shaped thermal insulation cover cooperating on the one hand with the electrical insulation plate and on the other hand with the electric motor, completely covering the rear bearing and the cylindrical skirt of the front bearing.
  • the thermal insulation cover forms with the front bearing at least one internal liquid circulation channel inside which the cooling liquid circulates. cooling to cool the electric motor, and the electric insulation plate and the thermal insulation cover define between them a cavity configured to allow the passage of the coolant, said cavity being in fluid connection with the internal channel via of the thermal insulation cover.
  • thermal insulation cover as a single part to delimit both the internal channel and the cavity, makes it possible to eliminate the sealing defects which may arise on devices made with two separate parts.
  • single piece is understood to mean the fact that the thermal insulation cover is produced as a single piece to define the cavity and delimit the internal channel.
  • the electric motor device can also have one or more of the following characteristics, taken alone or in combination.
  • the internal channel is delimited at least partially by the thermal insulation cover.
  • the thermal insulation cover comprises a longitudinal cylindrical part extending longitudinally around the electric motor, so as to delimit the internal channel.
  • the thermal insulation cover comprises a bottom wall extending radially and a side wall extending longitudinally.
  • the electrical insulation plate and the thermal insulation cover each consist of a material configured to guarantee electrical insulation, in particular between the electronic system, the cooling liquid and the electric motor.
  • the electrical insulation plate comprises a thermally conductive material from the group comprising aluminum oxides, aluminosilicates, aluminum hydroxides or magnesium hydroxides and boron nitrides.
  • the cooling liquid when the cooling liquid is in the cavity, it is able to extract calories from the electronic system by means of the electrical insulation plate which is made of a thermally conductive material. Then, when the cooling liquid circulates in the internal channel around the stator, it is able to extract heat from the electric motor via the cylindrical skirt. The cooling liquid thus heated by both the electric motor and the electronic system is evacuated from the electric drive device through the liquid outlet thus performing the function of cooling the electric drive device.
  • the thermal insulation cover comprises an electrically insulating and thermally insulating material, for example a plastic material.
  • the plastic material constituting the thermal insulation cover can belong to the group comprising polyolefins, styrenic materials, polyamides, poly (phenylene sulfide), polysulfones and composites reinforced with non-conductive mineral fillers. like fiberglass.
  • the thermal insulation cover and in particular the bottom wall, constitute a thermal screen between the electric motor and the electronic system.
  • the thermal insulation cover prevents the calories from the active parts of the electric motor being extracted by the coolant in the cavity. Heat exchange between the electric motor and the coolant is therefore only possible when the coolant is circulating in the internal channel.
  • the heat sink comprises at least one liquid inlet being in fluid connection with the cavity, said at least one liquid inlet being configured to allow the entry of the cooling liquid into the cavity; and at least one liquid outlet being in fluid connection with the cavity on the one hand and with the internal channel on the other hand, and intended to allow the passage of the cooling liquid from the cavity to the internal channel.
  • the cooling liquid is able to flow successively from the liquid inlet to the cavity, then it can emerge in the internal channel via the fluid passage to be finally discharged through the liquid outlet.
  • the liquid inlet comprises a tube configured to cooperate with an inlet orifice, formed in the thermal insulation cover, said inlet orifice being configured to ensure a fluid connection between the tube and the cavity.
  • the single part forming the thermal insulation cover comprises a fluid passage intended to allow the passage of the cooling liquid from the cavity to the internal channel.
  • the heat sink comprises at least one wall integral with the electrical insulation plate and / or the thermal insulation cover, said at least one wall projecting into the cavity and being configured to orient. the passage of the coolant in the cavity.
  • the at least one wall is configured to define a circuit for passing the cooling liquid through the cavity.
  • the at least one wall has at least one wall section having a curved shape.
  • the heat sink comprises a plurality of walls providing a heat exchange surface between the cooling liquid and the material constituting the plurality of walls.
  • the cooling liquid passage circuit makes it possible to cool the electrical insulation plate more effectively by increasing the heat exchange surface.
  • the electric motor is configured to operate at a voltage substantially equal to 48V.
  • the electronic system is configured to operate at a voltage substantially equal to 12V.
  • the electronic system is configured to operate at a voltage substantially equal to 24V.
  • the electronic system is configured to operate at a voltage between 12V and 52V.
  • the electronic power elements can in particular comprise one or more elements included in the group comprising an inverter, a rectifier, a voltage booster, or a voltage step-down.
  • the electronic system can include transistors (Mosfet, IGBT) configured for control the electric motor by allowing the passage or alternatively the suppression of the currents in the stator windings.
  • the electrical insulation plate comprises first fixing means intended to enable the electronic system to be secured to the electrical insulation plate.
  • the electrical insulation plate and the thermal insulation cover comprise second fixing means configured to secure said electrical insulation plate with said thermal insulation cover.
  • the electrical insulation plate can be attached to the thermal insulation cover by an adhesive.
  • the electrical insulation plate has a shape adapted to cooperate with the electronic system.
  • the electrical insulation plate comprises a plate, for example having the shape of a disc, configured to allow the electronic system to be fixed on the plate.
  • the thermal insulation cover has a shape adapted to the electric motor.
  • the thermal insulation cover and / or the electrical insulation plate may have a geometry of revolution about an axis coaxial with the rotor shaft.
  • electric motors have a cylindrical shape.
  • the thermal insulation cover can have a cylindrical shape to fit and cooperate with the electric motor.
  • the various constituent elements of the electric drive device can be arranged in a compact manner.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of the electric drive device according to a particular embodiment.
  • FIG. 2 is a first perspective view of the thermal insulation cover for the device of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a second perspective view of the thermal insulation cover for the device of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a perspective view of the device of FIG. 1, without the electronic system.
  • the invention relates to an electric motorization device 1 comprising an electronic system 20, an electric motor 30, and a heat sink 40.
  • the electric motor 30 comprises a rotor 10 intended to be set in motion, and a stator 36.
  • This electric motor 30 comprises in particular a front bearing 32 and a rear bearing 50.
  • the front and rear bearings 32, 50 are interconnected by means of securing means 21, and encapsulate the rotor 10 and the stator 36.
  • the front and rear bearings 32, 50 form a housing for the rotor 10 which is integral in rotation with a rotor shaft 12 and the annular stator 36 which surrounds the rotor.
  • rotor 10 coaxially with the rotor shaft 12.
  • the front bearing 32 has a transverse wall which receives a bearing 33.
  • the front bearing 32 includes a cylindrical skirt 320 extending axially from an end face 321 of said front bearing 32.
  • the rear bearing 50 receives a bearing 51 and is fixed to the free end of the cylindrical skirt 320.
  • chignons 37 project axially on either side of the stator body 36 and are housed in the intermediate space separating the stator 36 respectively from the front bearing 32 and from the rear bearing 50.
  • the electric motor 30 is configured to operate at a voltage substantially equal to 48V.
  • the electronic system 20 may include electronic power elements, said electronic power elements being configured to drive the electric motor 30.
  • the electronic power elements can in particular comprise one or more elements included in the group consisting of an inverter, a rectifier, a step-up, or a voltage step-down.
  • the electronic system 20 can include transistors (Mosfet, IGBT) configured to drive the electric motor 30 by allowing the passage or alternatively the suppression of the currents in the stator windings.
  • the electronic system 20 can be configured to operate at a voltage substantially equal to 12V, or to a voltage substantially equal to 24V, or to a voltage between 12V and 52V.
  • the heat sink 40 is interposed between the electric motor 30 and the electronic system 20.
  • the heat sink 40 comprises an electrical insulation plate 42 intended to cooperate with the electronic system 20, and a thermal insulation cover 44 in the form of a bell, intended to cooperate with the electric motor 30 on the one hand and with the plate. electrical insulation 42 on the other hand.
  • the electrical insulation plate 42 and the thermal insulation cover 44 define between them a cavity 48 configured to allow the passage of a cooling liquid.
  • the thermal insulation cover 44 has a geometry of revolution about an axis which is coaxial with the rotor shaft 12.
  • the heat sink 40 is intended to cool the electronic system 20 and / or the electric motor 30.
  • the thermal insulation cover 44 has a radial part and a longitudinal cylindrical part 34.
  • an internal channel 38 is partially delimited by the longitudinal cylindrical part 34 of the thermal insulation cover 44 and partially by the front bearing 32.
  • the internal channel 38 is disposed at the periphery of the stator 36 and is configured to cool the electric motor 30.
  • the insulation cover thermal 44 can then have a bottom wall 43 extending radially and a side wall 49 extending longitudinally.
  • the heat sink 40 comprises at least one liquid inlet 45 configured to allow the entry of the cooling liquid into the cavity 48 included in the heat sink 40.
  • the thermal insulation cover 44 comprises a fluidic passage 47 intended to allow the passage of the cooling liquid from the cavity 48 to the internal channel 38. In this way, a cooling liquid can circulate from the cavity 48 to the internal channel 38.
  • the fluidic passage 47 opens onto the internal channel 38 through an orifice 41.
  • the thermal insulation cover 44 also comprises a liquid outlet 39 communicating with the internal channel 38.
  • the cooling liquid is able to flow successively from the liquid inlet 45 to the outlet. cavity 48, then it can emerge into the internal channel 38 through the fluidic passage 47 to be finally discharged through the liquid outlet 39.
  • the electrical insulation plate 42 and the thermal insulation cover 44 are each made of a material ensuring electrical insulation, in particular between the electronic system 20, the cooling liquid and the electric motor 30.
  • the electrical insulation plate 42 can be configured to allow heat exchange between the coolant and the electronic system 20.
  • the electrical insulating plate 42 may be made of an electrically insulating and thermally conductive material, for example belonging to the group comprising aluminum oxides, aluminosilicates, aluminum hydroxides or magnesium hydroxides. and boron nitrides.
  • the cooling liquid when the cooling liquid is in the cavity 48, it is able to extract calories from the electronic system 20 by means of the electrical insulation plate 42 which is made of a thermally conductive material. Then, when the cooling liquid circulates in the internal channel 38 around the stator 36, it is able to extract heat from the electric motor 30 by means of the cylindrical skirt 320. The cooling liquid thus heated both by the electric motor 30 and the electronic system 20 is evacuated from the electric motor device 1 through the liquid outlet 39 thus performing the function of cooling the electric motor device 1.
  • the thermal insulation cover 44 can be configured to prevent thermal exchange between the coolant and the electric motor 30.
  • the thermal insulation cover 44 can be made of an electrically insulating and thermal insulating material, for example. example a plastic material.
  • said material may belong to the group comprising polyolefins, styrenic materials, polyamides, poly (phenylene sulfide), polysulfones and composites reinforced with non-conductive inorganic fillers such as glass fibers.
  • the thermal insulation cover 44 and in particular the bottom wall 43, constitute a thermal screen between the electric motor 30 and the electronic system 20.
  • the thermal insulation cover 44 prevents the heat from the heaters. active parts of the electric motor 30 are extracted by the cooling liquid in the cavity 48. A heat exchange between the electric motor 30 and the cooling liquid is therefore possible only when the cooling liquid is circulating in the internal channel 38.
  • the electrical isolation plate 42 may include first attachment means for securing the electronic system 20 with the electrical isolation plate 42.
  • the electrical isolation plate 42 may be attached to the electronic system 20 by an adhesive.
  • the electrical insulation plate 42 furthermore comprises a plate, for example having the shape of a disc, configured to allow the fixing of the electronic system 20 on the plate.
  • the electrical insulation plate 42 and the thermal insulation cover 44 can be provided with second fixing means configured to secure said electrical insulation plate 42 with said thermal insulation cover 44.
  • the electrical insulation plate 42 can be attached to the thermal insulation cover 44 by adhesive.
  • thermal insulation cover 44 has a shape adapted to the electric motor 30.
  • the thermal insulation cover 44 may have a cylindrical shape to adapt to and cooperate with the electric motor 30.
  • the thermal insulation cover 44 may have a cylindrical shape.
  • thermal insulation cover 44 and / or the electrical insulation plate 42 may have a geometry of revolution about an axis coaxial with the rotor shaft 12. In this way, the various constituent elements of the electric drive device 1 can be compactly arranged.
  • the heat sink 40 can comprise at least one wall 46 integral with the electrical insulation plate 42 and / or the thermal insulation cover 44.
  • the heat sink comprises a plurality of walls 46 included on the thermal insulation cover 44 and projecting into the cavity 48.
  • Each wall 46 of the plurality of walls 46 has at least one wall section 46 having a curved shape, so as to orient the passage of the coolant in the cavity 48.
  • the arrangements described above allow the walls 46 to define a circuit for the passage of the cooling liquid in the cavity 48 and provide a larger heat exchange surface between the cooling liquid and the material constituting the plurality of walls 46 and of the plate. electrical insulation 42.
  • the cooling liquid passage circuit makes it possible to cool the electrical insulation plate 42 more efficiently by increasing the heat exchange surface.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

Disclosed is an electric drive device (1) comprising an electric motor (30) comprising a stator disposed around a rotor, rear (50) and front (32) bearings, an electronic system (20), a heat sink (40) and a cooling liquid. The heat sink (40) comprises an electrically insulating plate (42) made from a thermally conductive material and a thermally insulating and electrically insulating cover (44). The bell-shaped thermally insulating cover (44) forms, together with a cylindrical skirt of the front bearing (32), an internal channel (38) for circulation of cooling liquid. A cavity (48) for the passage of the cooling liquid is defined between the plate (42) and the thermally insulating cover (44). The cavity (48) is in fluid connection with the internal channel (38) via the thermally insulating cover (44).

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
TITRE : Dispositif de motorisation électrique intégrant un dissipateur thermique isolant électrique TITLE: Electric motorization device incorporating an electrically insulating heat sink
La présente invention concerne un dispositif de motorisation électrique comprenant un moteur électrique. The present invention relates to an electric motorization device comprising an electric motor.
De manière générale, les moteurs électriques actuels comportent un rotor solidaire d'un arbre et un stator qui entoure le rotor. Le stator est monté dans un carter qui comporte des roulements pour le montage en rotation de l'arbre. Le carter délimite un logement pour le rotor et comprend une première partie de carter et une deuxième partie de carter connectées l'une à l'autre. Le rotor comporte un corps formé par un empilage de tôles ou roues polaires (claw pôle) maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté. Le corps du rotor comporte des cavités internes logeant des aimants permanents. Le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue de dents délimitant deux à deux une pluralité d'encoches ouvertes vers l'intérieur du corps de stator et destinées à recevoir des enroulements de phase. In general, current electric motors include a rotor integral with a shaft and a stator which surrounds the rotor. The stator is mounted in a housing which has bearings for the rotational mounting of the shaft. The housing defines a housing for the rotor and includes a first housing portion and a second housing portion connected to each other. The rotor comprises a body formed by a stack of sheets or pole wheels (claw pole) held in the form of a package by means of a suitable fixing system. The rotor body has internal cavities housing permanent magnets. The stator comprises a body formed by a stack of sheets forming a ring, the inner face of which is provided with teeth delimiting in pairs a plurality of notches open towards the interior of the stator body and intended to receive phase windings.
Les moteurs électriques étant susceptibles d'être endommagés, voire d'être détruits en cas de surchauffe du rotor, il est généralement nécessaire d'équiper les moteurs électriques de système de refroidissement pour abaisser la température générale du moteur, et notamment lorsqu'il surchauffe. As electric motors are liable to be damaged or even destroyed in the event of the rotor overheating, it is generally necessary to equip the electric motors with a cooling system to lower the general temperature of the motor, and in particular when it overheats. .
Par ailleurs, l'alimentation du moteur électrique et son pilotage nécessitent l'intégration d'un système électronique. Généralement, ces systèmes électroniques comprennent un régulateur permettant de faire varier l'intensité du courant, et un convertisseur de puissance comme un onduleur, permettant de transformer un courant continu en courant alternatif. Cependant, en fonction du type de moteur électrique utilisé et en fonction des composants électroniques utilisés dans le système électronique, les tensions de bord utilisées peuvent être différentes. Ainsi, lors du montage du moteur électrique et de son fonctionnement, des disfonctionnements peuvent survenir si les masses des différents systèmes ne sont pas isolées. Par ailleurs, pour obtenir un fonctionnement durable et optimal du dispositif de motorisation électrique, il est important de garantir également un refroidissement du système électronique. Furthermore, the supply of the electric motor and its control require the integration of an electronic system. Generally, these electronic systems include a regulator making it possible to vary the intensity of the current, and a power converter such as an inverter, making it possible to transform a direct current into alternating current. However, depending on the type of electric motor used and depending on the electronic components used in the electronic system, the on-board voltages used may be different. Thus, during the assembly of the electric motor and its operation, malfunctions can occur if the masses of the various systems are not isolated. Furthermore, to obtain a durable and optimal operation of the electric motorization device, it is important to also guarantee cooling of the electronic system.
Il est connu d'utiliser de l'eau glycolée dans le circuit de refroidissement du moteur électrique, et/ou d'utiliser un dissipateur thermique en aluminium. Cette solution donne satisfaction en ce qu'elle permet de refroidir le moteur. En revanche, l'eau glycolée possédant une conductivité électrique, il n'est donc pas possible d'intégrer le système électronique pour le refroidir. It is known to use glycol water in the cooling circuit of the electric motor, and / or to use an aluminum heat sink. This solution is satisfactory in that it allows the engine to be cooled. On the other hand, glycol water having electrical conductivity, it is therefore not possible to integrate the electronic system to cool it.
L'assemblage correspondant d'un tel dispositif de motorisation électrique comprend en général : un carter en deux parties comprenant une première partie sur laquelle est fixée, notamment par des vis, un dispositif de refroidissement, en particulier constitué d'aluminium. Une étanchéité entre ces deux pièces est faite grâce à un joint, notamment par un joint torique annulaire. Le système électronique peut être rapporté sur le dispositif de refroidissement. L'assemblage du dispositif constitue une opération complexe. The corresponding assembly of such an electric motor device generally comprises: a two-part casing comprising a first part to which is fixed, in particular by screws, a cooling device, in particular made of aluminum. A seal between these two parts is made by means of a seal, in particular by an annular O-ring. The electronic system can be attached to the cooling device. The assembly of the device constitutes a complex operation.
La présente invention a pour but de proposer une solution qui réponde à tout ou partie des problèmes précités : The object of the present invention is to propose a solution which answers all or part of the aforementioned problems:
Ce but peut être atteint grâce à la mise en œuvre d'un dispositif de motorisation électrique comprenant : un moteur électrique comprenant un rotor monté sur un arbre et destiné à être mis en mouvement, un stator disposé autour du rotor, un palier arrière, et un palier avant comprenant une jupe cylindrique s'étendant axialement depuis une face d'extrémité dudit palier avant, lesdits paliers avant et arrière étant reliés entre eux par des moyens de solidarisation et délimitant un logement pour le rotor et le stator; un système électronique comprenant des éléments convertisseurs de puissance, lesdits éléments convertisseurs de puissance étant configurés pour piloter le moteur électrique; un dissipateur thermique interposé entre le moteur électrique et le système électronique, ledit dissipateurthermique étant configuré pour refroidir le système électronique et comprenant : o une plaque d'isolation électrique destinée à coopérer avec le système électronique, et configurée pour permettre un échange thermique entre un liquide de refroidissement et le système électronique ; o un couvercle d'isolation thermique en forme de cloche coopérant d'une part avec la plaque d'isolation électrique et d'autre part avec le moteur électrique en recouvrant totalement le palier arrière et la jupe cylindrique du palier avant. This goal can be achieved by implementing an electric motor device comprising: an electric motor comprising a rotor mounted on a shaft and intended to be set in motion, a stator arranged around the rotor, a rear bearing, and a front bearing comprising a cylindrical skirt extending axially from an end face of said front bearing, said front and rear bearings being interconnected by securing means and delimiting a housing for the rotor and the stator; an electronic system comprising power converter elements, said power converter elements being configured to drive the electric motor; a heat sink interposed between the electric motor and the electronic system, said heat sink being configured to cool the electronic system and comprising: an electrical insulation plate intended to cooperate with the electronic system, and configured to allow heat exchange between a liquid cooling and electronic system; a bell-shaped thermal insulation cover cooperating on the one hand with the electrical insulation plate and on the other hand with the electric motor, completely covering the rear bearing and the cylindrical skirt of the front bearing.
Le couvercle d'isolation thermique forme avec le palier avant au moins un canal interne de circulation de liquide à l'intérieur duquel circule le liquide de refroidissement pour refroidir le moteur électrique, et la plaque d'isolation électrique et le couvercle d'isolation thermique définissent entre eux une cavité configurée pour permettre le passage du liquide de refroidissement, ladite cavité étant en connexion fluidique avec le canal interne par l'intermédiaire du couvercle d'isolation thermique. The thermal insulation cover forms with the front bearing at least one internal liquid circulation channel inside which the cooling liquid circulates. cooling to cool the electric motor, and the electric insulation plate and the thermal insulation cover define between them a cavity configured to allow the passage of the coolant, said cavity being in fluid connection with the internal channel via of the thermal insulation cover.
Grâce à ces dispositions, il est possible d'utiliser moins d'éléments d'assemblage tels que des vis de fixation ou bien un joint d'étanchéité, et d'améliorer la compacité du dispositif. Thanks to these arrangements, it is possible to use fewer assembly elements such as fixing screws or else a seal, and to improve the compactness of the device.
Par ailleurs, l'utilisation du couvercle d'isolation thermique comme pièce unique pour délimiter à la fois le canal interne et la cavité, permet de supprimer les défauts d'étanchéités pouvant survenir sur des dispositifs réalisés avec deux pièces distinctes. Furthermore, the use of the thermal insulation cover as a single part to delimit both the internal channel and the cavity, makes it possible to eliminate the sealing defects which may arise on devices made with two separate parts.
On entend par pièce unique le fait que le couvercle d'isolation thermique est réalisé de façon monobloc pour définir la cavité et délimiter le canal interne. The term “single piece” is understood to mean the fact that the thermal insulation cover is produced as a single piece to define the cavity and delimit the internal channel.
Le dispositif de motorisation électrique peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. The electric motor device can also have one or more of the following characteristics, taken alone or in combination.
Selon un mode de réalisation, le canal interne est délimité au moins partiellement par le couvercle d'isolation thermique. According to one embodiment, the internal channel is delimited at least partially by the thermal insulation cover.
Selon un mode de réalisation, le couvercle d'isolation thermique comprend une partie cylindrique longitudinale s'étendant longitudinalement autour du moteur électrique, de manière à délimiter le canal interne. According to one embodiment, the thermal insulation cover comprises a longitudinal cylindrical part extending longitudinally around the electric motor, so as to delimit the internal channel.
Selon un mode de réalisation, le couvercle d'isolation thermique comprend une paroi de fond s'étendant radialement et une paroi latérale s'étendant longitudinalement. According to one embodiment, the thermal insulation cover comprises a bottom wall extending radially and a side wall extending longitudinally.
Selon un mode de réalisation, la plaque d'isolation électrique et le couvercle d'isolation thermique sont chacun constitués d'un matériau configuré pour garantir une isolation électrique, notamment entre le système électronique, le liquide de refroidissement et le moteur électrique. According to one embodiment, the electrical insulation plate and the thermal insulation cover each consist of a material configured to guarantee electrical insulation, in particular between the electronic system, the cooling liquid and the electric motor.
Les dispositions précédemment décrites permettent de garantir une isolation électrique entre l'électronique de puissance d'un véhicule électrique ou hybride ou fuel cell pouvant comprendre un onduleur, et le moteur électrique. De cette manière, les masses des différents systèmes électriques sont isolées entre elles, et les surtensions entre chaque réseau de tensions différentes sont évitées. Par ailleurs, le passage du liquide de refroidissement dans la cavité permet de refroidir le système électronique. The arrangements described above make it possible to guarantee electrical insulation between the power electronics of an electric or hybrid vehicle or fuel cell which may include an inverter, and the electric motor. In this way, the grounds of the different electrical systems are isolated from each other, and overvoltages between each network of different voltages are avoided. Moreover, the passage of the cooling liquid in the cavity makes it possible to cool the electronic system.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la plaque d'isolation électrique comprend un matériau thermiquement conducteur du groupe comprenant les oxydes d'aluminium, les aluminosilicates, les hydroxydes d'aluminium ou les hydroxydes de magnésium et les nitrures de bore. According to one embodiment of the invention, the electrical insulation plate comprises a thermally conductive material from the group comprising aluminum oxides, aluminosilicates, aluminum hydroxides or magnesium hydroxides and boron nitrides.
De cette manière, lorsque le liquide de refroidissement est dans la cavité, il est apte à extraire des calories du système électronique par l'intermédiaire de la plaque d'isolation électrique qui est réalisée dans un matériau conducteur thermique. Ensuite, lorsque le liquide de refroidissement circule dans le canal interne autour du stator, il est apte à extraire des calories du moteur électrique par l'intermédiaire de la jupe cylindrique. Le liquide de refroidissement ainsi réchauffé à la fois par le moteur électrique et le système électronique est évacué du dispositif de motorisation électrique par la sortie de liquide réalisant ainsi la fonction de refroidissement du dispositif de motorisation électrique. In this way, when the cooling liquid is in the cavity, it is able to extract calories from the electronic system by means of the electrical insulation plate which is made of a thermally conductive material. Then, when the cooling liquid circulates in the internal channel around the stator, it is able to extract heat from the electric motor via the cylindrical skirt. The cooling liquid thus heated by both the electric motor and the electronic system is evacuated from the electric drive device through the liquid outlet thus performing the function of cooling the electric drive device.
Selon un mode de réalisation, le couvercle d'isolation thermique comprend un matériau électriquement isolant et thermiquement isolant, par exemple un matériau plastique. According to one embodiment, the thermal insulation cover comprises an electrically insulating and thermally insulating material, for example a plastic material.
Selon un mode de réalisation, le matériau plastique constituant le couvercle d'isolation thermique peut appartenir au groupe comprenant les polyoléfines, les matériaux styréniques, les polyamides, le poly(sulfure de phénylène), les polysulfones et les composites renforcés de charges minérales non conductrices comme les fibres de verre. According to one embodiment, the plastic material constituting the thermal insulation cover can belong to the group comprising polyolefins, styrenic materials, polyamides, poly (phenylene sulfide), polysulfones and composites reinforced with non-conductive mineral fillers. like fiberglass.
De cette manière, le couvercle d'isolation thermique, et notamment la paroi de fond, constituent un écran thermique entre le moteur électrique et le système électronique. Ainsi, le couvercle d'isolation thermique empêche que les calories provenant des parties actives du moteur électrique soient extraites par le liquide de refroidissement dans la cavité. Un échange thermique entre le moteur électrique et le liquide de refroidissement est donc possible seulement lorsque le liquide de refroidissement circule dans le canal interne. In this way, the thermal insulation cover, and in particular the bottom wall, constitute a thermal screen between the electric motor and the electronic system. Thus, the thermal insulation cover prevents the calories from the active parts of the electric motor being extracted by the coolant in the cavity. Heat exchange between the electric motor and the coolant is therefore only possible when the coolant is circulating in the internal channel.
Selon un mode de réalisation, le dissipateur thermique comprend au moins une entrée de liquide étant en connexion fluidique avec la cavité, ladite au moins une entrée de liquide étant configurée pour permettre l'entrée du liquide de refroidissement dans la cavité ; et au moins une sortie de liquide étant en connexion fluidique avec la cavité d'une part et avec le canal interne d'autre part, et destinée à permettre le passage du liquide de refroidissement depuis la cavité vers le canal interne. De cette manière, le liquide de refroidissement est apte à circuler successivement depuis l'entrée de liquide vers la cavité, puis il peut émerger dans le canal interne par l'intermédiaire du passage fluidique pour être finalement évacué par la sortie de liquide. Les dispositions précédemment décrites permettent d'avoir un circuit de refroidissement commun entre le moteur électrique et le système électronique. According to one embodiment, the heat sink comprises at least one liquid inlet being in fluid connection with the cavity, said at least one liquid inlet being configured to allow the entry of the cooling liquid into the cavity; and at least one liquid outlet being in fluid connection with the cavity on the one hand and with the internal channel on the other hand, and intended to allow the passage of the cooling liquid from the cavity to the internal channel. In this way, the cooling liquid is able to flow successively from the liquid inlet to the cavity, then it can emerge in the internal channel via the fluid passage to be finally discharged through the liquid outlet. The arrangements described above make it possible to have a common cooling circuit between the electric motor and the electronic system.
Selon un mode de réalisation, l'entrée de liquide comprend un tube configuré pour coopérer avec un orifice d'entrée, ménagé dans le couvercle d'isolation thermique, ledit orifice d'entrée étant configuré pour assurer une connexion fluidique entre le tube et la cavité. According to one embodiment, the liquid inlet comprises a tube configured to cooperate with an inlet orifice, formed in the thermal insulation cover, said inlet orifice being configured to ensure a fluid connection between the tube and the cavity.
Selon un mode de réalisation, la pièce unique formant le couvercle d'isolation thermique comprend un passage fluidique destiné à permettre le passage du liquide de refroidissement depuis la cavité vers le canal interne. According to one embodiment, the single part forming the thermal insulation cover comprises a fluid passage intended to allow the passage of the cooling liquid from the cavity to the internal channel.
Selon un mode de réalisation, le dissipateur thermique comprend au moins une paroi solidaire de la plaque d'isolation électrique et/ou du couvercle d'isolation thermique, ladite au moins une paroi s'étendant en saillie dans la cavité et étant configurée pour orienter le passage du liquide de refroidissement dans la cavité. According to one embodiment, the heat sink comprises at least one wall integral with the electrical insulation plate and / or the thermal insulation cover, said at least one wall projecting into the cavity and being configured to orient. the passage of the coolant in the cavity.
Selon un mode de réalisation, l'au moins une paroi est configurée pour définir un circuit de passage du liquide de refroidissement dans la cavité. According to one embodiment, the at least one wall is configured to define a circuit for passing the cooling liquid through the cavity.
Selon un mode de réalisation, l'au moins une paroi présente au moins une section de paroi présentant une forme courbe. According to one embodiment, the at least one wall has at least one wall section having a curved shape.
Selon un mode de réalisation, le dissipateur thermique comprend une pluralité de parois conférant une surface d'échange thermique entre le liquide de refroidissement et la matière constitutive de la pluralité de parois. According to one embodiment, the heat sink comprises a plurality of walls providing a heat exchange surface between the cooling liquid and the material constituting the plurality of walls.
De cette manière, le circuit de passage du liquide de refroidissement permet de refroidir de manière plus efficace la plaque d'isolation électrique en augmentant la surface d'échange thermique. In this way, the cooling liquid passage circuit makes it possible to cool the electrical insulation plate more effectively by increasing the heat exchange surface.
Selon un mode de réalisation, le moteur électrique est configuré pour fonctionner à une tension sensiblement égale à 48V. According to one embodiment, the electric motor is configured to operate at a voltage substantially equal to 48V.
Selon un mode de réalisation, le système électronique est configuré pour fonctionner à une tension sensiblement égale à 12V. According to one embodiment, the electronic system is configured to operate at a voltage substantially equal to 12V.
Selon un autre mode de réalisation, le système électronique est configuré pour fonctionner à une tension sensiblement égale à 24V. According to another embodiment, the electronic system is configured to operate at a voltage substantially equal to 24V.
Selon un autre mode de réalisation, le système électronique est configuré pour fonctionner à une tension comprise entre 12V et 52V. According to another embodiment, the electronic system is configured to operate at a voltage between 12V and 52V.
Les éléments électroniques de puissance peuvent notamment comprendre un ou plusieurs éléments compris dans le groupe comprenant un onduleur, un redresseur, un élévateur de tension, ou un abaisseur de tension. Par ailleurs, le système électronique peut comprendre des transistors (Mosfet, IGBT) configurés pour piloter le moteur électrique en permettant le passage ou alternativement la suppression des courants dans les enroulements statoriques. The electronic power elements can in particular comprise one or more elements included in the group comprising an inverter, a rectifier, a voltage booster, or a voltage step-down. Furthermore, the electronic system can include transistors (Mosfet, IGBT) configured for control the electric motor by allowing the passage or alternatively the suppression of the currents in the stator windings.
Selon un mode de réalisation, la plaque d'isolation électrique comprend des premiers moyens de fixation destinés à permettre de solidariser le système électronique avec la plaque d'isolation électrique. According to one embodiment, the electrical insulation plate comprises first fixing means intended to enable the electronic system to be secured to the electrical insulation plate.
Selon un mode de réalisation, la plaque d'isolation électrique et le couvercle d'isolation thermique comprennent des deuxièmes moyens de fixation configurés pour solidariser ladite plaque d'isolation électrique avec ledit couvercle d'isolation thermique. According to one embodiment, the electrical insulation plate and the thermal insulation cover comprise second fixing means configured to secure said electrical insulation plate with said thermal insulation cover.
Selon un mode de réalisation, la plaque d'isolation électrique peut être fixée au couvercle d'isolation thermique par un adhésif. According to one embodiment, the electrical insulation plate can be attached to the thermal insulation cover by an adhesive.
Selon un mode de réalisation, la plaque d'isolation électrique présente une forme adaptée pour coopérer avec le système électronique. According to one embodiment, the electrical insulation plate has a shape adapted to cooperate with the electronic system.
Selon un mode de réalisation, la plaque d'isolation électrique comprend une plaque, par exemple ayant une forme de disque, configurée pour permettre la fixation du système électronique sur la plaque. According to one embodiment, the electrical insulation plate comprises a plate, for example having the shape of a disc, configured to allow the electronic system to be fixed on the plate.
Selon un mode de réalisation, le couvercle d'isolation thermique présente une forme adaptée au moteur électrique. According to one embodiment, the thermal insulation cover has a shape adapted to the electric motor.
Selon un mode de réalisation, le couvercle d'isolation thermique et/ou la plaque d'isolation électrique peuvent présenter une géométrie de révolution autour d'un axe coaxial avec l'arbre de rotor. According to one embodiment, the thermal insulation cover and / or the electrical insulation plate may have a geometry of revolution about an axis coaxial with the rotor shaft.
De manière générale, les moteurs électriques présentent une forme cylindrique. Dans ce cas, le couvercle d'isolation thermique peut avoir une forme cylindrique pour s'adapter et coopérer avec le moteur électrique. In general, electric motors have a cylindrical shape. In this case, the thermal insulation cover can have a cylindrical shape to fit and cooperate with the electric motor.
De cette manière, les différents éléments constitutifs du dispositif de motorisation électrique peuvent être agencés de manière compacte. In this way, the various constituent elements of the electric drive device can be arranged in a compact manner.
D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : Other aspects, aims, advantages and characteristics of the invention will become more apparent on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made with reference to the accompanying drawings. on which ones :
[Fig. 1] est une vue schématique en coupe du dispositif de motorisation électrique selon un mode de réalisation particulier. [Fig. 1] is a schematic sectional view of the electric drive device according to a particular embodiment.
[Fig. 2] est une première vue en perspective du couvercle d'isolation thermique pour le dispositif de la figure 1. [Fig. 2] is a first perspective view of the thermal insulation cover for the device of FIG. 1.
[Fig. 3] est une deuxième vue en perspective du couvercle d'isolation thermique pour le dispositif de la figure 1. [Fig. 4] est une vue en perspective du dispositif de la figure 1, sans le système électronique. [Fig. 3] is a second perspective view of the thermal insulation cover for the device of FIG. 1. [Fig. 4] is a perspective view of the device of FIG. 1, without the electronic system.
Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l'échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux. In the figures and in the remainder of the description, the same references represent identical or similar elements. In addition, the various elements are not shown to scale so as to favor the clarity of the figures. Furthermore, the different embodiments and variants are not mutually exclusive and can be combined with each other.
Comme illustré sur la figure 1, l'invention concerne un dispositif de motorisation électrique 1 comprenant un système électronique 20, un moteur électrique 30, et un dissipateur thermique 40. As illustrated in FIG. 1, the invention relates to an electric motorization device 1 comprising an electronic system 20, an electric motor 30, and a heat sink 40.
Le moteur électrique 30 comprend un rotor 10 destiné à être mis en mouvement, et un stator 36. Ce moteur électrique 30 comprend notamment un palier avant 32 et un palier arrière 50. Les paliers avant et arrière 32, 50 sont reliés entre eux par des moyens de solidarisation 21, et encapsulent le rotor 10 et le stator 36. Les paliers avant et arrière 32, 50 forment un logement pour le rotor 10 qui est solidaire en rotation d'un arbre de rotor 12 et le stator 36 annulaire qui entoure le rotor 10 de manière coaxiale à l'arbre de rotor 12. Le palier avant 32 présente une paroi transversale qui reçoit un roulement 33. Le palier avant 32 comprend une jupe cylindrique 320 s'étendant axialement depuis une face d'extrémité 321 dudit palier avant 32. Le palier arrière 50 reçoit un roulement 51 et vient se fixer à l'extrémité libre de la jupe cylindrique 320 . Comme illustré sur la figure 1, des chignons 37 font saillie axialement de part et d'autre du corps de stator 36 et sont logés dans l'espace intermédiaire séparant le stator 36 respectivement du palier avant 32 et du palier arrière 50. De manière générale, le moteur électrique 30 est configuré pour fonctionner à une tension sensiblement égale à 48V. The electric motor 30 comprises a rotor 10 intended to be set in motion, and a stator 36. This electric motor 30 comprises in particular a front bearing 32 and a rear bearing 50. The front and rear bearings 32, 50 are interconnected by means of securing means 21, and encapsulate the rotor 10 and the stator 36. The front and rear bearings 32, 50 form a housing for the rotor 10 which is integral in rotation with a rotor shaft 12 and the annular stator 36 which surrounds the rotor. rotor 10 coaxially with the rotor shaft 12. The front bearing 32 has a transverse wall which receives a bearing 33. The front bearing 32 includes a cylindrical skirt 320 extending axially from an end face 321 of said front bearing 32. The rear bearing 50 receives a bearing 51 and is fixed to the free end of the cylindrical skirt 320. As illustrated in FIG. 1, chignons 37 project axially on either side of the stator body 36 and are housed in the intermediate space separating the stator 36 respectively from the front bearing 32 and from the rear bearing 50. In general terms , the electric motor 30 is configured to operate at a voltage substantially equal to 48V.
Le système électronique 20 peut comprendre des éléments électroniques de puissance, lesdits éléments électroniques de puissance étant configurés pour piloter le moteur électrique 30. The electronic system 20 may include electronic power elements, said electronic power elements being configured to drive the electric motor 30.
Les éléments électroniques de puissance peuvent notamment comprendre un ou plusieurs éléments compris dans le groupe composé d'un onduleur, un redresseur, un élévateur, ou un abaisseur de tension. Par ailleurs, le système électronique 20 peut comprendre des transistors (Mosfet, IGBT) configurés pour piloter le moteur électrique 30 en permettant le passage ou alternativement la suppression des courants dans les enroulements statoriques. The electronic power elements can in particular comprise one or more elements included in the group consisting of an inverter, a rectifier, a step-up, or a voltage step-down. Furthermore, the electronic system 20 can include transistors (Mosfet, IGBT) configured to drive the electric motor 30 by allowing the passage or alternatively the suppression of the currents in the stator windings.
Suivant le véhicule sur lequel le dispositif de motorisation électrique 1 est installé, le système électronique 20 peut être configuré pour fonctionner à une tension sensiblement égale à 12V, ou à une tension sensiblement égale à 24V, ou à une tension comprise entre 12V et 52V. Depending on the vehicle on which the electric motorization device 1 is installed, the electronic system 20 can be configured to operate at a voltage substantially equal to 12V, or to a voltage substantially equal to 24V, or to a voltage between 12V and 52V.
Comme illustré sur les figures 1 à 4, le dissipateur thermique 40 est interposé entre le moteur électrique 30 et le système électronique 20. As illustrated in Figures 1 to 4, the heat sink 40 is interposed between the electric motor 30 and the electronic system 20.
Le dissipateur thermique 40 comprend une plaque d'isolation électrique 42 destinée à coopérer avec le système électronique 20, et un couvercle d'isolation thermique 44 en forme de cloche, destiné à coopérer avec le moteur électrique 30 d'une part et avec la plaque d'isolation électrique 42 d'autre part. La plaque d'isolation électrique 42 et le couvercle d'isolation thermique 44 définissent entre eux une cavité 48 configurée pour permettre le passage d'un liquide de refroidissement. Comme illustré sur les figures 1 à 4, le couvercle d'isolation thermique 44 présente une géométrie de révolution autour d'un axe qui est coaxial avec l'arbre de rotor 12. The heat sink 40 comprises an electrical insulation plate 42 intended to cooperate with the electronic system 20, and a thermal insulation cover 44 in the form of a bell, intended to cooperate with the electric motor 30 on the one hand and with the plate. electrical insulation 42 on the other hand. The electrical insulation plate 42 and the thermal insulation cover 44 define between them a cavity 48 configured to allow the passage of a cooling liquid. As illustrated in Figures 1 to 4, the thermal insulation cover 44 has a geometry of revolution about an axis which is coaxial with the rotor shaft 12.
Le dissipateur thermique 40 est destiné à refroidir le système électronique 20 et/ou le moteur électrique 30. Pour cela le couvercle d'isolation thermique 44 présente une partie radiale et une partie cylindrique longitudinale 34. Ainsi, un canal interne 38 est délimité partiellement par la partie cylindrique longitudinale 34 du couvercle d'isolation thermique 44 et partiellement par le palier avant 32. De cette manière, le canal interne 38 est disposé en périphérie du stator 36 et est configuré pour refroidir le moteur électrique 30. Le couvercle d'isolation thermique 44 peut alors présenter une paroi de fond 43 s'étendant radialement et une paroi latérale 49 s'étendant longitudinalement. Les dispositions précédemment décrites permettent de réduire l'épaisseur de la paroi de fond 43, car elle n'est pas soumise à des efforts mécaniques spécifiques. De cette manière, il est possible d'obtenir un dissipateur thermique 40 plus compact. The heat sink 40 is intended to cool the electronic system 20 and / or the electric motor 30. For this, the thermal insulation cover 44 has a radial part and a longitudinal cylindrical part 34. Thus, an internal channel 38 is partially delimited by the longitudinal cylindrical part 34 of the thermal insulation cover 44 and partially by the front bearing 32. In this way, the internal channel 38 is disposed at the periphery of the stator 36 and is configured to cool the electric motor 30. The insulation cover thermal 44 can then have a bottom wall 43 extending radially and a side wall 49 extending longitudinally. The arrangements described above make it possible to reduce the thickness of the bottom wall 43, since it is not subjected to specific mechanical forces. In this way, it is possible to obtain a more compact heat sink 40.
Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le dissipateur thermique 40 comprend au moins une entrée de liquide 45 configurée pour permettre l'entrée du liquide de refroidissement dans la cavité 48 comprise dans le dissipateur thermique 40. Le couvercle d'isolation thermique 44 comprend un passage fluidique 47 destiné à permettre le passage du liquide de refroidissement depuis la cavité 48 vers le canal interne 38. De cette manière un liquide de refroidissement peut circuler depuis la cavité 48 vers le canal interne 38. Le passage fluidique 47 débouche sur le canal interne 38 par un orifice 41. According to the embodiment shown in FIG. 1, the heat sink 40 comprises at least one liquid inlet 45 configured to allow the entry of the cooling liquid into the cavity 48 included in the heat sink 40. The thermal insulation cover 44 comprises a fluidic passage 47 intended to allow the passage of the cooling liquid from the cavity 48 to the internal channel 38. In this way, a cooling liquid can circulate from the cavity 48 to the internal channel 38. The fluidic passage 47 opens onto the internal channel 38 through an orifice 41.
Le couvercle d'isolation thermique 44 comprend également une sortie de liquide 39 communiquant avec le canal interne 38. De cette manière, le liquide de refroidissement est apte à circuler successivement depuis l'entrée de liquide 45 vers la cavité 48, puis il peut émerger dans le canal interne 38 par l'intermédiaire du passage fluidique 47 pour être finalement évacué par la sortie de liquide 39. The thermal insulation cover 44 also comprises a liquid outlet 39 communicating with the internal channel 38. In this way, the cooling liquid is able to flow successively from the liquid inlet 45 to the outlet. cavity 48, then it can emerge into the internal channel 38 through the fluidic passage 47 to be finally discharged through the liquid outlet 39.
Les dispositions décrites permettent d'avoir un circuit de refroidissement commun entre le moteur électrique 30 et le système électronique 20. The arrangements described make it possible to have a common cooling circuit between the electric motor 30 and the electronic system 20.
De manière avantageuse, la plaque d'isolation électrique 42 et le couvercle d'isolation thermique 44 sont chacun constitués d'un matériau garantissant une isolation électrique, notamment entre le système électronique 20, le liquide de refroidissement et le moteur électrique 30. Advantageously, the electrical insulation plate 42 and the thermal insulation cover 44 are each made of a material ensuring electrical insulation, in particular between the electronic system 20, the cooling liquid and the electric motor 30.
Par ailleurs, la plaque d'isolation électrique 42 peut être configurée pour permettre un échange thermique entre le liquide de refroidissement et le système électronique 20. Furthermore, the electrical insulation plate 42 can be configured to allow heat exchange between the coolant and the electronic system 20.
En d'autres termes, la plaque d'isolation électrique 42 peut être constituée d'un matériau isolant électrique et conducteur thermique par exemple appartenant au groupe comprenant les oxydes d'aluminium, les aluminosilicates, les hydroxydes d'aluminium ou les hydroxydes de magnésium et les nitrures de bore. In other words, the electrical insulating plate 42 may be made of an electrically insulating and thermally conductive material, for example belonging to the group comprising aluminum oxides, aluminosilicates, aluminum hydroxides or magnesium hydroxides. and boron nitrides.
De cette manière, lorsque le liquide de refroidissement est dans la cavité 48, il est apte à extraire des calories du système électronique 20 par l'intermédiaire de la plaque d'isolation électrique 42 qui est réalisée dans un matériau conducteur thermique. Ensuite, lorsque le liquide de refroidissement circule dans le canal interne 38 autour du stator 36, il est apte à extraire des calories du moteur électrique 30 par l'intermédiaire de la jupe cylindrique 320. Le liquide de refroidissement ainsi réchauffé à la fois par le moteur électrique 30 et le système électronique 20 est évacué du dispositif de motorisation électrique 1 par la sortie de liquide 39 réalisant ainsi la fonction de refroidissement du dispositif de motorisation électrique 1. In this way, when the cooling liquid is in the cavity 48, it is able to extract calories from the electronic system 20 by means of the electrical insulation plate 42 which is made of a thermally conductive material. Then, when the cooling liquid circulates in the internal channel 38 around the stator 36, it is able to extract heat from the electric motor 30 by means of the cylindrical skirt 320. The cooling liquid thus heated both by the electric motor 30 and the electronic system 20 is evacuated from the electric motor device 1 through the liquid outlet 39 thus performing the function of cooling the electric motor device 1.
Le couvercle d'isolation thermique 44 peut être configuré pour empêcher un échange thermique entre le liquide de refroidissement et le moteur électrique 30. Par exemple, le couvercle d'isolation thermique 44 peut être constitué d'un matériau isolant électrique et isolant thermique, par exemple un matériau plastique. En particulier, ledit matériau peut appartenir au groupe comprenant les polyoléfines, les matériaux styréniques, les polyamides, le poly(sulfure de phénylène), les polysulfones et les composites renforcés de charges minérales non conductrices comme les fibres de verre. The thermal insulation cover 44 can be configured to prevent thermal exchange between the coolant and the electric motor 30. For example, the thermal insulation cover 44 can be made of an electrically insulating and thermal insulating material, for example. example a plastic material. In particular, said material may belong to the group comprising polyolefins, styrenic materials, polyamides, poly (phenylene sulfide), polysulfones and composites reinforced with non-conductive inorganic fillers such as glass fibers.
De cette manière, le couvercle d'isolation thermique 44, et notamment la paroi de fond 43, constituent un écran thermique entre le moteur électrique 30 et le système électronique 20. Ainsi, le couvercle d'isolation thermique 44 empêche que les calories provenant des parties actives du moteur électrique 30 soient extraites par le liquide de refroidissement dans la cavité 48. Un échange thermique entre le moteur électrique 30 et le liquide de refroidissement est donc possible seulement lorsque le liquide de refroidissement circule dans le canal interne 38. In this way, the thermal insulation cover 44, and in particular the bottom wall 43, constitute a thermal screen between the electric motor 30 and the electronic system 20. Thus, the thermal insulation cover 44 prevents the heat from the heaters. active parts of the electric motor 30 are extracted by the cooling liquid in the cavity 48. A heat exchange between the electric motor 30 and the cooling liquid is therefore possible only when the cooling liquid is circulating in the internal channel 38.
La plaque d'isolation électrique 42 peut comprendre des premiers moyens de fixation destinés à solidariser le système électronique 20 avec la plaque d'isolation électrique 42. Par exemple, la plaque d'isolation électrique 42 peut être fixée au système électronique 20 par un adhésif. La plaque d'isolation électrique 42 comprend par ailleurs une plaque, par exemple ayant une forme de disque, configurée pour permettre la fixation du système électronique 20 sur la plaque. The electrical isolation plate 42 may include first attachment means for securing the electronic system 20 with the electrical isolation plate 42. For example, the electrical isolation plate 42 may be attached to the electronic system 20 by an adhesive. . The electrical insulation plate 42 furthermore comprises a plate, for example having the shape of a disc, configured to allow the fixing of the electronic system 20 on the plate.
La plaque d'isolation électrique 42 et le couvercle d'isolation thermique 44 peuvent être pourvus de deuxièmes moyens de fixation configurés pour solidariser ladite plaque d'isolation électrique 42 avec ledit couvercle d'isolation thermique 44. Par exemple la plaque d'isolation électrique 42 peut être fixée au couvercle d'isolation thermique 44 par un adhésif. The electrical insulation plate 42 and the thermal insulation cover 44 can be provided with second fixing means configured to secure said electrical insulation plate 42 with said thermal insulation cover 44. For example the electrical insulation plate 42 can be attached to the thermal insulation cover 44 by adhesive.
De manière générale, les moteurs électriques présentent une forme cylindrique. Ainsi, le couvercle d'isolation thermique 44 présente une forme adaptée au moteur électrique 30. Par exemple, le couvercle d'isolation thermique 44 peut avoir une forme cylindrique pour s'adapter et coopérer avec le moteur électrique 30. De manière générale, le couvercle d'isolation thermique 44 et/ou la plaque d'isolation électrique 42 peuvent présenter une géométrie de révolution autour d'un axe coaxial avec l'arbre de rotor 12. De cette manière, les différents éléments constitutifs du dispositif de motorisation électrique 1 peuvent être agencés de manière compacte. In general, electric motors have a cylindrical shape. Thus, the thermal insulation cover 44 has a shape adapted to the electric motor 30. For example, the thermal insulation cover 44 may have a cylindrical shape to adapt to and cooperate with the electric motor 30. In general, the thermal insulation cover 44 may have a cylindrical shape. thermal insulation cover 44 and / or the electrical insulation plate 42 may have a geometry of revolution about an axis coaxial with the rotor shaft 12. In this way, the various constituent elements of the electric drive device 1 can be compactly arranged.
De manière avantageuse, le dissipateur thermique 40 peut comprendre au moins une paroi 46 solidaire de la plaque d'isolation électrique 42 et/ou du couvercle d'isolation thermique 44. Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 2, le dissipateur thermique comprend une pluralité de parois 46 comprise sur le couvercle d'isolation thermique 44 et s'étendant en saillie dans la cavité 48. Chaque paroi 46 de la pluralité de parois 46 présente au moins une section de paroi 46 présentant une forme courbe, de sorte à orienter le passage du liquide de refroidissement dans la cavité 48. Advantageously, the heat sink 40 can comprise at least one wall 46 integral with the electrical insulation plate 42 and / or the thermal insulation cover 44. According to the embodiment illustrated in FIG. 2, the heat sink comprises a plurality of walls 46 included on the thermal insulation cover 44 and projecting into the cavity 48. Each wall 46 of the plurality of walls 46 has at least one wall section 46 having a curved shape, so as to orient the passage of the coolant in the cavity 48.
Les dispositions précédemment décrites permettent aux parois 46 de définir un circuit de passage du liquide de refroidissement dans la cavité 48 et confèrent une surface d'échange thermique plus importante entre le liquide de refroidissement et la matière constitutive de la pluralité de parois 46 et de plaque d'isolation électrique 42. De cette manière, le circuit de passage du liquide de refroidissement permet de refroidir de manière plus efficace la plaque d'isolation électrique 42 en augmentant la surface d'échange thermique. The arrangements described above allow the walls 46 to define a circuit for the passage of the cooling liquid in the cavity 48 and provide a larger heat exchange surface between the cooling liquid and the material constituting the plurality of walls 46 and of the plate. electrical insulation 42. In this way, the cooling liquid passage circuit makes it possible to cool the electrical insulation plate 42 more efficiently by increasing the heat exchange surface.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de motorisation électrique (1) comprenant :1. Electric motorization device (1) comprising:
- un moteur électrique (30) comprenant un rotor (10) monté sur un arbre (12) et destiné à être mis en mouvement, un stator (36) disposé autour du rotor (10), un palier arrière (50), et un palier avant (32) comprenant une jupe cylindrique (320) s'étendant axialement depuis une face d'extrémité (321) dudit palier avant (32) , lesdits paliers avant et arrière (32, 50) étant reliés entre eux par des moyens de solidarisation (21) et délimitant un logement pour le rotor (10) et le stator (36); - an electric motor (30) comprising a rotor (10) mounted on a shaft (12) and intended to be set in motion, a stator (36) arranged around the rotor (10), a rear bearing (50), and a front bearing (32) comprising a cylindrical skirt (320) extending axially from an end face (321) of said front bearing (32), said front and rear bearings (32, 50) being interconnected by means of joining (21) and delimiting a housing for the rotor (10) and the stator (36);
- un système électronique (20) comprenant des éléments convertisseurs de puissance, lesdits éléments convertisseurs de puissance étant configurés pour piloter le moteur électrique (30); - an electronic system (20) comprising power converter elements, said power converter elements being configured to drive the electric motor (30);
- un dissipateur thermique (40) interposé entre le moteur électrique (30) et le système électronique (20), ledit dissipateur thermique (40) étant configuré pour refroidir le système électronique (20) et comprenant : une plaque d'isolation électrique (42) destinée à coopérer avec le système électronique (20), et configurée pour permettre un échange thermique entre un liquide de refroidissement et le système électronique (20) ; un couvercle d'isolation thermique (44) en forme de cloche coopérant d'une part avec la plaque d'isolation électrique (42) et d'autre part avec le moteur électrique (30) en recouvrant totalement le palier arrière (50) et la jupe cylindrique (320) du palier avant (32); le couvercle d'isolation thermique (44) formant avec le palier avant (32) au moins un canal interne (38) de circulation de liquide à l'intérieur duquel circule le liquide de refroidissement, la plaque d'isolation électrique (42) et le couvercle d'isolation thermique (44) définissant entre eux une cavité (48) configurée pour permettre le passage du liquide de refroidissement, ladite cavité (48) étant en connexion fluidique avec le canal interne (38) par l'intermédiaire du couvercle d'isolation thermique (44). - a heat sink (40) interposed between the electric motor (30) and the electronic system (20), said heat sink (40) being configured to cool the electronic system (20) and comprising: an electrical insulation plate (42) ) intended to cooperate with the electronic system (20), and configured to allow heat exchange between a cooling liquid and the electronic system (20); a bell-shaped thermal insulation cover (44) cooperating on the one hand with the electrical insulation plate (42) and on the other hand with the electric motor (30), completely covering the rear bearing (50) and the cylindrical skirt (320) of the front bearing (32); the thermal insulation cover (44) forming with the front bearing (32) at least one internal liquid circulation channel (38) inside which the cooling liquid circulates, the electrical insulation plate (42) and the thermal insulation cover (44) defining between them a cavity (48) configured to allow the passage of the cooling liquid, said cavity (48) being in fluid connection with the internal channel (38) via the cover d 'thermal insulation (44).
2. Dispositif de motorisation électrique (1) selon la revendication 1, dans lequel le couvercle d'isolation thermique (44) comprend une partie cylindrique longitudinale (34) s'étendant longitudinalement autour du moteur électrique (30), de manière à délimiter le canal interne (38). 2. An electric motorization device (1) according to claim 1, wherein the thermal insulation cover (44) comprises a longitudinal cylindrical part (34) extending longitudinally around the electric motor (30), so as to delimit the internal channel (38).
3. Dispositif de motorisation électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel le couvercle d'isolation thermique (44) comprend une paroi de fond (43) s'étendant radialement, et une paroi latérale (49) s'étendant longitudinalement. 3. An electric drive device (1) according to any one of claims 1 to 2, wherein the thermal insulation cover (44) comprises a radially extending bottom wall (43), and a longitudinally extending side wall (49).
4. Dispositif de motorisation électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la plaque d'isolation électrique (42) et le couvercle d'isolation thermique (44) sont chacun constitués d'un matériau configuré pour garantir une isolation électrique, notamment entre le système électronique (20), le liquide de refroidissement et le moteur électrique (30). An electric drive device (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrical insulation plate (42) and the thermal insulation cover (44) are each made of a material configured to. ensure electrical insulation, in particular between the electronic system (20), the coolant and the electric motor (30).
5. Dispositif de motorisation électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la plaque d'isolation électrique (42) comprend des premiers moyens de fixation destinés à permettre de solidariser le système électronique (20) avec la plaque d'isolation électrique (42). 5. An electric drive device (1) according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrical insulation plate (42) comprises first fixing means intended to allow the electronic system (20) to be secured to the electrical insulation plate (42).
6. Dispositif de motorisation électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la plaque d'isolation électrique (42) et le couvercle d'isolation thermique (44) comprennent des deuxièmes moyens de fixation configurés pour solidariser ladite plaque d'isolation électrique (42) avec ledit couvercle d'isolation thermique (44). 6. An electric drive device (1) according to any one of claims 1 to 5, wherein the electrical insulation plate (42) and the thermal insulation cover (44) comprise second fixing means configured to secure. said electrical insulation plate (42) with said thermal insulation cover (44).
7. Dispositif de motorisation électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le couvercle d'isolation thermique (44) est constitué d'un matériau thermiquement isolant, par exemple un matériau plastique. 7. An electric drive device (1) according to any one of claims 1 to 6, wherein the thermal insulation cover (44) consists of a thermally insulating material, for example a plastic material.
8. Dispositif de motorisation électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le dissipateur thermique (40) comprend au moins une entrée de liquide (45) en connexion fluidique avec la cavité (48), ladite au moins une entrée de liquide (45) étant configurée pour permettre l'entrée du liquide de refroidissement dans la cavité (48) ; et au moins une sortie de liquide (47) en connexion fluidique avec la cavité (48) d'une part et avec le canal interne (38) d'autre part. 8. An electric motorization device (1) according to any one of claims 1 to 7, wherein the heat sink (40) comprises at least one liquid inlet (45) in fluid connection with the cavity (48), said au at least one liquid inlet (45) being configured to allow entry of coolant into the cavity (48); and at least one liquid outlet (47) in fluid connection with the cavity (48) on the one hand and with the internal channel (38) on the other hand.
9. Dispositif de motorisation électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le couvercle d'isolation thermique (44) comprend un passage fluidique destiné à permettre le passage du liquide de refroidissement depuis la cavité (48) vers le canal interne (38) ; 9. An electric motor device (1) according to any one of claims 1 to 8, wherein the thermal insulation cover (44) comprises a fluid passage intended to allow the passage of the cooling liquid from the cavity (48). to the internal channel (38);
10. Dispositif de motorisation électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le dissipateur thermique (40) comprend au moins une paroi (46) solidaire de la plaque d'isolation électrique (42) et/ou du couvercle d'isolation thermique (44), ladite au moins une paroi (46) s'étendant en saillie dans la cavité (48) et étant configurée pour orienter le passage du liquide de refroidissement dans la cavité (48). 10. An electric drive device (1) according to any one of claims 1 to 9, wherein the heat sink (40) comprises at least one wall (46) integral with the electrical insulation plate (42) and / or of the thermal insulation cover (44), said at least one wall (46) projecting into the cavity (48) and being configured to orient the passage of the coolant in the cavity (48).
11. Dispositif de motorisation électrique (1) selon la revendication 10 dans lequel l'au moins une paroi (46) est configurée pour définir un circuit de passage du liquide de refroidissement dans la cavité (48). 11. An electric drive device (1) according to claim 10 wherein the at least one wall (46) is configured to define a circuit for passing the coolant in the cavity (48).
12. Dispositif de motorisation électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, dans lequel l'au moins une paroi (46) présente au moins une section de paroi (46) présentant une forme courbe. 12. An electric drive device (1) according to any one of claims 10 or 11, wherein the at least one wall (46) has at least one wall section (46) having a curved shape.
13. Dispositif de motorisation électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, le dissipateur thermique (40) comprend une pluralité de parois (46) conférant une surface d'échange thermique entre le liquide de refroidissement et la matière constitutive de la pluralité de parois (46). 13. An electric motor device (1) according to any one of claims 10 to 12, the heat sink (40) comprises a plurality of walls (46) providing a heat exchange surface between the cooling liquid and the constituent material. of the plurality of walls (46).
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050006963A1 (en) * 2002-09-13 2005-01-13 Masayuki Takenaka Drive device
WO2013118703A1 (en) * 2012-02-07 2013-08-15 三菱電機株式会社 Mechanically and electronically integrated module
DE112015002495T5 (en) * 2014-05-28 2017-03-02 Mitsubishi Electric Corporation Electric power converting device
FR3057118A1 (en) * 2016-10-03 2018-04-06 Valeo Equipements Electriques Moteur ROTATING ELECTRIC MACHINE WITH INTEGRATED THERMAL DISSIPATOR

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050006963A1 (en) * 2002-09-13 2005-01-13 Masayuki Takenaka Drive device
WO2013118703A1 (en) * 2012-02-07 2013-08-15 三菱電機株式会社 Mechanically and electronically integrated module
DE112015002495T5 (en) * 2014-05-28 2017-03-02 Mitsubishi Electric Corporation Electric power converting device
FR3057118A1 (en) * 2016-10-03 2018-04-06 Valeo Equipements Electriques Moteur ROTATING ELECTRIC MACHINE WITH INTEGRATED THERMAL DISSIPATOR

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