WO2022258735A1 - Carter machine électrique tournante et machine électrique tournante - Google Patents

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WO2022258735A1
WO2022258735A1 PCT/EP2022/065645 EP2022065645W WO2022258735A1 WO 2022258735 A1 WO2022258735 A1 WO 2022258735A1 EP 2022065645 W EP2022065645 W EP 2022065645W WO 2022258735 A1 WO2022258735 A1 WO 2022258735A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wall
pocket
casing
electrical machine
rotation
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/065645
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English (en)
Inventor
Alexis Rivals
Pierrick HUSSON
Jean Claude Labrosse
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur
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    • 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
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/02—Casings or enclosures characterised by the material thereof

Definitions

  • the invention relates to a rotating electrical machine casing and to a rotating electrical machine comprising such a casing.
  • a casing for a rotating electrical machine having an axis of rotation comprising a first flange and a second flange adapted to support in rotation a rotor shaft, for example by means respectively of a first bearing and a second bearing.
  • the first flange includes a first radial portion and a first axial extension.
  • the second flange includes a second axial portion and a second axial extension.
  • the first axial extension is radially outside of the second axial extension.
  • a cooling chamber adapted to receive a cooling fluid is formed between the first axial extension and the second axial extension.
  • This type of cooling chamber requires precise machining of the first axial extension and the second axial extension as well as the use of seals to allow the sealing of the cooling chamber.
  • the realization of such a cooling chamber is therefore particularly expensive.
  • the materials of the first axial extension and the second axial extension must have reduced porosity to also allow the sealing of the cooling chamber. This requirement for reduced porosity leads to additional costs, for example linked to the use of a high-pressure foundry process.
  • the radial stacking of the first axial extension, of the seals and of the second axial extension is particularly bulky radially. To limit this radial bulk, the radial thickness of the parts is reduced, which can lead to weakness of these parts, in particular by fatigue failure, when the rotating electrical machine is subjected to vibrations.
  • such a cooling chamber allows the stator to be cooled but does not allow any of the first radial part and second radial part of the flanges to be cooled.
  • This lack of cooling can lead to overheating of the rotational connection of the rotor shaft, for example at the level of a bearing. Such overheating can lead to a reduction in the service life of the rotating electrical machine.
  • the present invention aims to solve all or part of these drawbacks.
  • the invention relates to a casing for a rotating electrical machine having an axis of rotation, the casing comprising:
  • a body comprising a radially inner surface able to carry a rotating electric machine stator and comprising:
  • a first side wall capable of supporting a rotor shaft in rotation, in particular by means of a first bearing, and located at an axial end of the casing.
  • the pocket is distinct from an empty space provided inside the body.
  • the use of such a pocket and of an envelope molded over the pocket makes it possible to simplify the manufacture of the casing. Indeed, since the cooling chamber is formed in the pocket, it is possible to reduce or even eliminate the machining operations in the production of the cooling chamber. In addition, it is possible to make the envelope in a more porous material, the pocket being able to seal the cooling chamber. The cost of the housing can thus be reduced.
  • the pocket may have an outer surface following a circular cylindrical shape having axis G as axis of rotation.
  • the pocket comprises an inlet and an outlet respectively able to allow the entry of a cooling fluid into the pocket and the exit of a cooling fluid from the pocket.
  • the bag comprises a tubular part wound with respect to the axis of rotation extending over an angle of between 300° and 360° around the axis of rotation.
  • the tubular part comprises a first circumferential end and a second circumferential end, the inlet and the outlet emerging in a sector of 40°, preferably 20°, around the axis of rotation , respectively relative to the first circumferential end and relative to the second circumferential end.
  • the pocket comprises a first internal wall and a second external wall, the first internal wall and the second external wall being assembled with each other in a sealed manner, in particular by welding.
  • the realization of the pocket by the assembly of a first internal wall and a second external wall allows the use of single sheet material. The manufacturing cost of the casing is thus reduced. It is also possible to produce a pocket having a large radial dimension.
  • each of the first internal wall and second external wall comprises a first axial end and a second axial end opposite the first axial end, the first axial ends being assembled in a sealed manner and the second axial ends being sealed together.
  • the production of the assembly of the first internal wall and of the second external wall at their axial ends makes it possible to reduce the radial size of the pocket.
  • G assembly of the pocket is simplified. Indeed the parts of the first internal wall and second external wall which are assembled being ends, they are more accessible for an assembly tool, for example a welding tool.
  • a low wall is formed between the first internal wall and the second external wall, the low wall extending between the first axial ends and the second axial ends so as to at least partially separate the inlet and the coolant outlet.
  • Such a low wall makes it possible to promote the flow of a cooling fluid in the circumferential length of the cooling chamber by limiting the flow of the fluid in the shortest path between the inlet and the outlet.
  • the low wall comprises a connection between the first internal wall and the second external wall, in particular the first internal wall and the second external wall are welded at the level of the connection.
  • the realization of the low wall by bringing the first inner wall and the second outer wall closer together has a particularly low cost. Indeed, the low wall being made of a single piece with the first internal wall and/or the second external wall, the use of an additional piece for the realization of the low wall is unnecessary.
  • the low wall extends partially circumferentially so that the inlet and the outlet are axially on either side of the low wall.
  • Such a low wall allows adaptation to specific environments of the position of the inlet and the outlet, for example when the inlet and the outlet must be axially aligned.
  • the radially inner surface is an inner surface of the pocket, the inner surface being able to carry a stator of the rotating electrical machine, in particular by force fitting.
  • Such a characteristic can make it possible to reduce the machining required for the manufacture of the casing and therefore to reduce the cost of the casing.
  • the internal surface can be made directly without it being necessary to machine it to make it suitable for receiving a stator of a rotating electrical machine.
  • the contact between the stator and the pocket being direct, that is to say without an intermediate layer belonging to the casing, the evacuation of the heat from the stator is therefore facilitated and the cooling improved.
  • the first side wall comprises a radially inner extension of the body, the first side wall thus being at least partially formed of material with the body.
  • the pocket extends radially in the first side wall.
  • Such a radial extension of the pocket makes it possible to cool the first side wall. It is thus possible to cool the first bearing. The reliability of the machine is thus improved.
  • the pocket is made of one or more materials whose melting temperatures are higher than the melting temperature of the envelope.
  • the pocket is made of steel.
  • the invention also relates to a rotating electrical machine comprising:
  • the rotor may comprise any number of pairs of poles, for example six or eight pairs of poles.
  • the rotating electrical machine may have a stator having a polyphase electrical winding, for example formed by wires or by conductive bars connected to one another.
  • the rotating electrical machine may include an electronic power component, capable of being connected to the on-board network of a vehicle.
  • This electronic power component comprises for example an inverter/rectifier making it possible, depending on whether the rotating electrical machine operates as a motor or as a generator, to charge an on-board network of the vehicle or to be electrically supplied from this network.
  • FIG. 1 shows a partial schematic view of a rotating electrical machine comprising a housing according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a partial schematic view of a rotating electrical machine comprising a housing according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a partial schematic view of a housing according to a third embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a partial schematic view of a housing according to a fourth embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a partial schematic view of a housing according to a fifth embodiment of the invention
  • FIG. 6 shows a partial schematic view of a housing according to a first variant of the second embodiment of the invention
  • FIG. 7 shows a partial schematic view of a housing according to a second variant of the second embodiment of the invention
  • FIG. 8 shows another partial schematic view of the housing according to the second embodiment of the invention
  • FIG. 9 shows another partial schematic view of the housing according to the fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 10 shows a partial schematic view of a second outer wall of a pocket of a casing according to a sixth embodiment of the invention
  • FIG. 11 shows a partial schematic view of a housing according to a seventh embodiment of the invention.
  • FIG. 1 represents a schematic partial sectional view of a rotating electrical machine 1 having an axis of rotation A.
  • the rotating electrical machine 1 comprises a stator 10 and a rotor 3 in a casing 28 according to a first embodiment of the invention.
  • the casing 28 comprises a first side wall 6 located at a first end of the casing 28 and a second side wall 5 located at a second end of the casing 28.
  • the stator 10 is fixed inside the casing 7.
  • the stator 10 comprises a stator body 2 and a winding 8.
  • the stator body 2 comprises for example a stack of magnetic laminations.
  • the winding 8 comprises electrical conductors, an active part of which passes through notches formed in the body 2 and a connection part or bun 26 is formed outside the notches.
  • the winding 8 is for example a hairpin-type winding.
  • the rotor 3 is for example a rotor with permanent magnets.
  • the rotor includes a rotor winding.
  • the rotor 3 is mounted on a shaft 4 with axis of rotation A.
  • the shaft 4 is guided in rotation by a first bearing 18 mounted in the first side wall 6 and a second bearing 9 mounted in the second side wall 5.
  • the first bearing 18 is for example mounted in a first bearing surface 30 formed in the first side wall 6.
  • the second bearing 9 is for example mounted in a second bearing surface 29 formed in the second side wall 5.
  • a drive element 13, for example a pulley or a gear is fixed to the shaft 4.
  • the shaft 4 is guided in rotation relative to the first side wall and to the second side wall by means of other known means of guiding in rotation, for example plain bearings.
  • the casing 28 further comprises a body 7 comprising a radially inner surface 42 adapted to carry the stator 10 of the rotary electrical machine 1.
  • the body 7 comprises:
  • the pocket 11 is for example made of one or more materials whose melting temperatures are higher than the melting temperature of the casing 14.
  • the pocket 11 is made of steel and the casing 14 is made of aluminum.
  • the body 7 is for example clamped between the first side wall 6 and the second side wall 5.
  • the pocket 11 may comprise an inlet 21 and an outlet 22 respectively able to allow the entry of a cooling fluid into the pocket 11 and the exit of a cooling fluid from the pocket 11.
  • FIG. 2 represents a partial schematic view of a rotating electrical machine 1 comprising a casing 28 according to a second embodiment of the invention.
  • the body 7 the first side wall 6 and the stator 10 have been shown for reasons of legibility of the figure.
  • Input 21 and output 22 have not been shown in Figure 2, Figure 3, Figure 4, Figure 5, and Figure 11.
  • Input 21 and output 22 variants are shown in Figure 6, Figure 7, Figure 8 and Figure 9. These variants will be described later.
  • the first side wall 6 may comprise a radially inner extension 43 of the body 7.
  • the first side wall 6 is thus at least partially formed in one piece with the body 7.
  • the pocket 11 may comprise a tubular part 31 wound with respect to the axis of rotation A.
  • the tubular part 31 extends for example over an angle 32 of between 300° and 360° around the axis of rotation A as shown in FIG. 8.
  • the tubular part 31 can comprise a first circumferential end 33 and a second circumferential end 34.
  • the inlet 21 is formed in the tubular part 31 for example in a sector of 40°, preferably 20°, around the axis of rotation A, with respect to the first circumferential end 33.
  • the outlet 22 is formed in the tubular part 31 for example in a sector of 40°, preferably of 20°, around the axis of rotation A, by relative to the second circumferential end 34.
  • the two angular sectors are each taken in the tubular part respectively from the first circumferential end 33 and from the second circumferential end 34. The two angular sectors therefore have opposite circumferential directions.
  • FIG. 3 represents a partial schematic view of a casing 28 according to a third embodiment of the invention.
  • the first side wall 6 may comprise a radially inner extension 43 of the body 7, the first side wall 6 thus being at least partially formed of material with the body 7.
  • the pocket 11 may comprise a tubular part 31 rolled up with respect to the axis of rotation A.
  • the pocket 11 extends in the first side wall 6.
  • the tubular part 31 has for example an L-shaped section in a plane passing through the axis of rotation A.
  • FIG. 4 represents a partial schematic view of a casing 28 according to a fourth embodiment of the invention.
  • the pocket 11 can comprise a first wall internal
  • the 36 are for example assembled with each other in a sealed manner, in particular by welding.
  • the welding is for example a laser welding.
  • Each of the first internal wall 35 and second external wall 36 comprises a first axial end 37, 39 and a second axial end 38, 40 opposite the first axial end 37, 39.
  • the first axial ends 37, 39 can be assembled in a sealed manner and the second axial ends 38, 40 can also be assembled in a sealed manner. An assembly by welding can ensure this tightness.
  • the housing 28 may comprise a low wall 41 formed between the first internal wall 35 and the second external wall 36.
  • the low wall 41 extends for example between the first axial ends 37, 39 and the second axial ends 38, 40 so as to separate at least partially the inlet 21 and the outlet 22 of coolant.
  • Figure 9 shows another partial schematic view of the housing according to the fourth embodiment of the invention on which such a low wall 41 is shown.
  • the low wall 41 comprises for example an approximation between the first internal wall 35 and the second external wall 36.
  • the first internal wall 35 and the second external wall 36 are for example welded at the level of the approximation. With such a rimpedement, the low wall 41 can be made in one piece with the first internal wall and/or the second external wall. In another embodiment not shown, the low wall 41 is at least one piece attached to the first internal wall 35 and/or the second external wall 36. For example the low wall 41 is welded to the first internal wall 35 and/or the second outer wall 36.
  • FIG. 10 represents a partial schematic view of a second outer wall of a pocket 11 of a casing 28 according to a sixth embodiment of the invention.
  • the wall 41 extends partially circumferentially so that the inlet 21 and the outlet 22 are axially on either side of the wall 41.
  • FIG. 11 represents a seventh embodiment of the invention in which the radially inner surface 42 is an inner surface 44 of the pocket 11.
  • the inner surface 44 is able to carry the stator 10 of the rotary electric machine 1.
  • the stator 10 of the rotating electrical machine 1 is force-fitted in the internal surface 44 of the pocket 11.
  • the pocket 11 is made of steel.
  • the pocket 11 does not extend radially into the first side wall 6.
  • the first internal wall 35 radially delimits the interior of the pocket 11 and the second external wall 36 radially delimits the interior of the pocket 11. exterior of pocket 11.
  • FIG. 5 shows a partial schematic view of a fifth embodiment of the invention.
  • the fifth embodiment of the invention is similar to the fourth embodiment of the invention.
  • the pocket 11 of the fifth embodiment of the invention extends in the first side wall 6.
  • the pocket 11, comprising the first internal wall 35 and the second external wall 36, for example, has an L-shaped section in a plane passing through G axis of rotation A.
  • the use of a low wall 41 is also possible.
  • the low wall 41 can extend into the part of the pocket extending into the first side wall.
  • Figure 6 and Figure 7 represent respectively a first variant and a second variant of the second embodiment. In figure 6 and figure 7 only one of the input 21 and the output 22 is represented for readability reasons.
  • the inlet 21 and/or the outlet 22 can be formed respectively by an inlet pipe 45 and an outlet pipe 46.
  • the inlet pipe 45 and the outlet pipe 46 is for example formed of material with the tubular part 31.
  • the casing 14 may include sleeves 47 at least partially covering an outer surface of the inlet pipe 45 and the outlet pipe 46.
  • the inlet pipe and/or the outlet pipe is formed of material in the second outer wall.
  • the inlet pipe 45 and/or the outlet pipe 46 can be attached and for example welded or force-fitted onto the second outer wall 36 as shown in the figure.
  • the inlet pipe 45 and/or the outlet pipe 46 can be attached and for example welded or force-fitted onto the tubular part 31 as shown in FIG. 8.
  • the inlet tubing 45 and the outlet tubing 46 can allow connection to an external cooling circuit.
  • the inlet 21 and/or the outlet 22 are formed by openings in the tubular part 31.
  • Chimneys 47 are for example formed in the casing to allow connection to a circuit of external cooling.
  • inlet tubing 45 and outlet tubing 46 formed of material with the tubular part 31 of FIG. 6 can be used in a variant of the embodiment of FIG. Figure 9.
  • the pocket can have an outer surface following a circular cylindrical shape having as its axis the axis of rotation.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

L'invention porte sur un carter (28) pour machine électrique tournante (1) ayant un axe de rotation (A), le carter (28) comprenant : - un corps (7) comprenant une surface radialement intérieure (42) apte à porter un stator (10) de machine électrique tournante (1) et comprenant : - une poche (11) formant une chambre de refroidissement (23) apte à recevoir un fluide de refroidissement, la poche (11) s'étendant sur tout ou partie du pourtour de l'axe de rotation (A), - une enveloppe (14) au moins partiellement surmoulée sur la poche (11),- une première paroi latérale (6) apte à supporter en rotation un arbre (4) de rotor, notamment par l'intermédiaire d'un premier roulement (18), et située à une extrémité axiale du carter (28). L'invention porte également sur une machine électrique tournante comprenant un tel carter.

Description

Carter machine électrique tournante et machine électrique tournante
L’invention porte sur un carter de machine électrique tournante et sur une machine électrique tournante comprenant un tel carter.
Il est connu de la demande FR3071978 Al un carter pour machine électrique tournante ayant un axe de rotation, le carter comprenant un premier flasque et un deuxième flasque aptes à supporter en rotation un arbre de rotor par exemple par l’intermédiaire respectivement d’un premier roulement et d’un deuxième roulement. Le premier flasque comprend une première partie radiale et une première extension axiale. Le deuxième flasque comprend une deuxième partie axiale et une deuxième extension axiale. La première extension axiale est radialement à l’extérieur de la deuxième extension axiale. Une chambre de refroidissement apte à recevoir un fluide de refroidissement est formée entre la première extension axiale et la deuxième extension axiale.
Ce type de chambre de refroidissement nécessite un usinage précis de la première extension axiale et de la deuxième extension axiale ainsi que l’usage de joints pour permettre l’étanchéité de la chambre de refroidissement. La réalisation d’une telle chambre de refroidissement est donc particulièrement coûteuse. De plus les matériaux de la première extension axiale et de la deuxième extension axiale doivent présenter une porosité réduite pour permettre également l’étanchéité de la chambre de refroidissement. Cette exigences d’une porosité réduite entraîne des surcoûts par exemple liés à l’utilisation de procédé de fonderie sous haute pression. De plus l’empilement radial de la première extension axiale, des joints et de la deuxième extension axiale est particulièrement encombrant radialement. Pour limiter cet encombrement radial, l’épaisseur radiale des pièces est réduite ce qui peut entraîner une faiblesse de ces pièces, notamment par rupture en fatigue, lorsque la machine électrique tournante est soumise à des vibrations.
Par ailleurs une telle chambre de refroidissement permet de refroidir le stator mais ne permet le refroidissement d’aucune des première partie radiale et deuxième partie radiale des flasques. Cette absence de refroidissement peut entraîner un échauffement de la liaison en rotation de P arbre du rotor, exemple au niveau d’un roulement. Un tel échauffement peut entraîner une baisse de la durée de vie de la machine électrique tournante.
La présente invention vise à résoudre tout ou partie de ces inconvénients.
L’invention porte sur un carter pour machine électrique tournante ayant un axe de rotation, le carter comprenant :
- un corps comprenant une surface radialement intérieure apte à porter un stator de machine électrique tournante et comprenant :
- une poche formant une chambre de refroidissement apte à recevoir un fluide de refroidissement, la poche s’étendant sur tout ou partie du pourtour de l’axe de rotation,
- une enveloppe au moins partiellement surmoulée sur la poche, - une première paroi latérale apte à supporter en rotation un arbre de rotor, notamment par l’intermédiaire d’un premier roulement, et située à une extrémité axiale du carter.
La poche est distincte d'un espace vide ménagé à l'intérieur du corps. L’utilisation d’une telle poche et d’une enveloppe surmoulée sur la poche permet de simplifier la fabrication du carter. En effet, la chambre de refroidissement étant formée dans la poche il est possible de réduire voire supprimer les usinages dans la réalisation de la chambre de refroidissement. De plus, il est possible de réaliser l’enveloppe dans un matériau plus poreux, la poche pouvant assurer l’étanchéité de la chambre de refroidissement. Le coût du carter peut ainsi être réduit.
La poche peut avoir une surface extérieure suivant une forme cylindrique circulaire ayant pour axe G axe de rotation.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la poche comprend une entrée et une sortie respectivement aptes à permettre l’entrée d’un fluide de refroidissement dans la poche et la sortie d’un fluide de refroidissement de la poche.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la poche comprend une partie tubulaire enroulée par rapport à l’axe de rotation s’étendant sur un angle compris entre 300° et 360° autour de l’axe de rotation.
L’utilisation d’un tube permet de réduire le nombre de pièces du carter. La fabrication du carter est ainsi simplifiée.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la partie tubulaire comprend une première extrémité circonférentielle et une deuxième extrémité circonférentielle, l’entrée et la sortie débouchant dans un secteur de 40°, de préférence de 20°, autour de l’axe de rotation, respectivement par rapport à la première extrémité circonférentielle et par rapport à la deuxième extrémité circonférentielle.
De telles position pour l’entrée et la sortie permettent une circulation du fluide sur une partie importante de la longueur du tube. Le refroidissement d’une machine électrique équipée d’un tel carter est ainsi amélioré.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la poche comprend une première paroi interne et une deuxième paroi externe, la première paroi interne et la deuxième paroi externe étant assemblées l’une avec l’autre de manière étanche, notamment par soudure.
La réalisation de la poche par l’assemblage d’une première paroi interne et d’une deuxième paroi externe permet l’utilisation de matériau en feuille simple. Le coût de fabrication du carter est ainsi réduit. Il est aussi possible de réaliser une poche ayant une dimension radiale importante.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, chacune des première paroi interne et deuxième paroi externe comprend une première extrémité axiale et une deuxième extrémité axiale opposée à la première extrémité axiale, les premières extrémités axiales étant assemblées de manière étanche et les deuxièmes extrémités axiales étant assemblées de manière étanche. La réalisation de l’assemblage de la première paroi interne et de la deuxième paroi externe au niveau de leurs extrémités axiales permet de réduire l’encombrement radial de la poche. De plus G assemblage de la poche est simplifié. En effet les parties des premières paroi interne et deuxième paroi externe qui sont assemblées étant des extrémités, elles sont plus accessibles pour un outil d’assemblage, par exemple un outil de soudure.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, un muret est formé entre la première paroi interne et la deuxième paroi externe, le muret s’étendant entre les premières extrémités axiales et les deuxièmes extrémités axiales de manière à séparer au moins partiellement l’entrée et la sortie de liquide de refroidissement.
Un tel muret permet de favoriser l’écoulement d’un fluide de refroidissement dans la longueur circonférentielle de la chambre de refroidissement en limitant l’écoulement du fluide dans le chemin le plus court entre l’entrée et la sortie.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le muret comprend un rapprochement entre la première paroi interne et la deuxième paroi externe, notamment la première paroi interne et la deuxième paroi externe sont soudées au niveau du rapprochement.
La réalisation du muret par un rapprochement entre la première paroi interne et la deuxième paroi externe a un coût particulièrement réduit. En effet, le muret étant fait d’une seule pièce avec la première paroi interne et/ou la deuxième paroi externe, l’utilisation d’une pièce additionnelle pour la réalisation du muret est inutile.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le muret s’étend partiellement circonférentiellement de sorte que l’entrée et la sortie sont axialement de part et d’autre du muret. Un tel muret permet une adaptation à des environnements spécifiques de la position de l’entrée et de la sortie, par exemple quand l’entrée et la sortie doivent être axialement alignées.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la surface radialement intérieure est une surface interne de la poche, la surface interne étant apte à porter un stator de la machine électrique tournante notamment par emmanchement à force.
Une telle caractéristique peut permettre de réduire les usinages nécessaires à la fabrication du carter et donc de réduire le coût du carter. En effet la surface interne peut être réalisée directement sans qu’il soit nécessaire de l’usiner pour la rendre apte à recevoir un stator de machine électrique tournante. De plus le contact entre le stator et la poche étant direct, c’est-à-dire sans couche intermédiaire appartenant à l’enveloppe, l’évacuation des calories du stator est donc facilitée et le refroidissement amélioré.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la première paroi latérale comprend une extension radialement intérieure du corps, la première paroi latérale étant ainsi au moins partiellement formée de matière avec le corps. Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la poche s’étend radialement dans la première paroi latérale.
Une telle extension radiale de la poche permet de refroidir la première paroi latérale. Il est ainsi possible de refroidir le premier roulement. La fiabilité de la machine est ainsi améliorée.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la poche est réalisée dans un ou plusieurs matériaux dont les températures de fusion sont supérieures à la température de fusion de l’enveloppe.
Un tel choix de matériaux permet de limiter la déformation de la poche lors du surmoulage de l’enveloppe.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, la poche est réalisée en acier. L’invention porte également sur une machine électrique tournante comprenant :
- un carter tel que décrit précédemment,
- un stator portée par le corps du carter,
- un rotor supporté en rotation par la première paroi latérale notamment par l’intermédiaire d’un arbre et d’un roulement.
Dans tout ce qui précède, le rotor peut comprendre un nombre de paires de pôles quelconque, par exemple six ou huit paires de pôles.
Dans tout ce qui précède, la machine électrique tournante peut avoir un stator ayant un bobinage électrique polyphasé, par exemple formé par des fils ou par des barres conductrices reliées les unes les autres.
La machine électrique tournante peut comprendre un composant électronique de puissance, apte à être connecté au réseau de bord d’un véhicule. Ce composant électronique de puissance comprend par exemple un onduleur/redresseur permettant, selon que la machine électrique tournante fonctionne en moteur ou en génératrice, de charger un réseau de bord du véhicule ou d’être électriquement alimenté depuis ce réseau.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci et à l’examen du dessin annexé sur lequel :
- la figure 1 représente une vue schématique partielle d’une machine électrique tournante comprenant un carter selon un premier mode de réalisation de l’invention,
- la figure 2 représente une vue schématique partielle d’une machine électrique tournante comprenant un carter selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,
- la figure 3 représente une vue schématique partielle d’un carter selon un troisième mode de réalisation de l’invention,
- la figure 4 représente une vue schématique partielle d’un carter selon un quatrième mode de réalisation de l’invention, - la figure 5 représente une vue schématique partielle d’un carter selon un cinquième mode de réalisation de l’invention,
- la figure 6 représente une vue schématique partielle d’un carter selon une première variante du deuxième mode de réalisation de l’invention,
- la figure 7 représente une vue schématique partielle d’un carter selon une deuxième variante du deuxième mode de réalisation de l’invention,
- la figure 8 représente une autre vue schématique partielle du carter selon le deuxième mode de réalisation de l’invention,
- la figure 9 représente une autre vue schématique partielle du carter selon le quatrième mode de réalisation de l’invention,
- la figure 10 représente une vue schématique partielle d’une deuxième paroi externe d’une poche d’un carter selon un sixième mode de réalisation de l’invention,
- la figure 11 représente une vue schématique partielle d’un carter selon un septième mode de réalisation de l’invention.
Sur toutes les figures, les éléments identiques ou assurant la même fonction portent les mêmes numéros de référence. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation ou que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d’autres réalisations. La figure 1 représente une vue partielle schématique en coupe d’une machine électrique tournante 1 ayant un axe de rotation A. La machine électrique tournante 1 comprend un stator 10 et un rotor 3 dans un carter 28 selon un premier mode de réalisation de l’invention. Le carter 28 comprend une première paroi latérale 6 située à une première extrémité du carter 28 et une deuxième paroi latérale 5 située à une deuxième extrémité du carter 28. Le stator 10 est fixé à l’intérieur du carter 7.
Le stator 10 comprend un corps de stator 2 et un bobinage 8. Le corps de stator 2 comprend par exemple un empilage de tôles magnétiques. Par exemple, le bobinage 8 comprend des conducteurs électriques dont une partie active passe dans des encoches formées dans le corps 2 et une partie de connexion ou chignon 26 est formée à l’extérieur des encoches. Le bobinage 8 est par exemple un bobinage de type en épingles.
Le rotor 3 est par exemple un rotor à aimants permanents.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, le rotor comprend un bobinage de rotor.
Le rotor 3 est monté sur un arbre 4 d’ axe de rotation A. L’ arbre 4 est guidé en rotation par un premier roulement 18 monté dans la première paroi latérale 6 et un deuxième roulement 9 monté dans la deuxième paroi latérale 5. Le premier roulement 18 est par exemple monté dans une première portée de roulement 30 formée dans la première paroi latérale 6. Le deuxième roulement 9 est par exemple monté dans une deuxième portée de roulement 29 formée dans la deuxième paroi latérale 5.
Un élément d’entrainement 13, par exemple une poulie ou un engrenage est fixé à l’arbre 4. Dans un autre mode de réalisation non représenté, l’arbre 4 est guidé en rotation par rapport à la première paroi latérale et à la deuxième paroi latérale grâce à d’autres moyens de guidage en rotation connus, par exemple des paliers lisses.
Le carter 28 comprend en outre un corps 7 comprenant une surface radialement intérieure 42 apte à porter le stator 10 de la machine électrique tournante 1. Le corps 7 comprend :
- une poche 11 formant une chambre de refroidissement 23 apte à recevoir un fluide de refroidissement, la poche 11 s’étendant sur tout ou partie du pourtour de l’axe de rotation A,
- une enveloppe 14 au moins partiellement surmoulée sur la poche IL
La poche 11 est par exemple réalisée dans un ou plusieurs matériaux dont les températures de fusion sont supérieures à la température de fusion de l’enveloppe 14. Par exemple la poche 11 est réalisée en acier et l’enveloppe 14 est réalisée en aluminium.
Dans le premier mode de réalisation représenté sur la figure 1 , le corps 7 est par exemple enserré entre la première paroi latérale 6 et la deuxième paroi latérale 5.
La poche 11 peut comprendre une entrée 21 et une sortie 22 respectivement aptes à permettre l’entrée d’un fluide de refroidissement dans la poche 11 et la sortie d’un fluide de refroidissement de la poche 11.
La figure 2 représente une vue schématique partielle d’une machine électrique tournante 1 comprenant un carter 28 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Sur la figure 2 seuls le corps 7, le première paroi latérale 6 et le stator 10 ont été représentés pour des raison de lisibilité de la figure. L’entrée 21 et la sortie 22 n’ont pas été représentées sur la figure 2, la figure 3, la figure 4, la figure 5, et la figure 11. Des variantes d’entrée 21 et de sortie 22 sont représentées sur la figure 6, la figure 7, la figure 8 et la figure 9. Ces variantes seront décrites par la suite.
La première paroi latérale 6 peut comprendre une extension radialement intérieure 43 du corps 7. La première paroi latérale 6 est ainsi au moins partiellement formée de matière avec le corps 7. La poche 11 peut comprendre une partie tubulaire 31 enroulée par rapport à l’axe de rotation A. La partie tubulaire 31 s’étend par exemple sur un angle 32 compris entre 300° et 360° autour de l’axe de rotation A comme représenté sur la figure 8.
La partie tubulaire 31 peut comprendre une première extrémité circonférentielle 33 et une deuxième extrémité circonférentielle 34. L’entrée 21 est formée dans la partie tubulaire 31 par exemple dans un secteur de 40°, de préférence de 20°, autour de l’axe de rotation A, par rapport à la première extrémité circonférentielle 33. La sortie 22 est formée dans la partie tubulaire 31 par exemple dans un secteur de 40°, de préférence de 20°, autour de l’axe de rotation A, par rapport à la deuxième extrémité circonférentielle 34. On comprendra que les deux secteurs angulaires sont chacun pris dans la partie tubulaire respectivement à partir de la première extrémité circonférentielle 33 et de la deuxième extrémité circonférentielle 34. Les deux secteurs angulaires ont donc des directions circonférentielles opposées.
La figure 3 représente une vue schématique partielle d’un carter 28 selon un troisième mode de réalisation de l’invention. Comme dans le deuxième mode de réalisation de l’invention, la première paroi latérale 6 peut comprendre une extension radialement intérieure 43 du corps 7, la première paroi latérale 6 étant ainsi au moins partiellement formée de matière avec le corps 7. De même, la poche 11 peut comprendre une partie tubulaire 31 enroulée par rapport à l’axe de rotation A. Cependant dans le troisième mode de réalisation de l’invention la poche 11 s’étend dans la première paroi latérale 6. La partie tubulaire 31 présente par exemple une section en forme de L dans un plan passant par l’axe de rotation A.
La figure 4 représente une vue schématique partielle d’un carter 28 selon un quatrième mode de réalisation de l’invention. Contrairement au deuxième mode de réalisation de l’invention dans lequel la poche 11 comprend une partie tubulaire 31, c’est-à-dire une partie formée dans un tube, dans le quatrième mode de réalisation, la poche 11 peut comprendre une première paroi interne
35 et une deuxième paroi externe 36. La première paroi interne 35 et la deuxième paroi externe
36 sont par exemple assemblées l’une avec l’autre de manière étanche, notamment par soudure. La soudure est par exemple une soudure laser.
Chacune des première paroi interne 35 et deuxième paroi externe 36 comprend une première extrémité axiale 37, 39 et une deuxième extrémité axiale 38, 40 opposée à la première extrémité axiale 37, 39. Les premières extrémités axiales 37, 39 peuvent être assemblées de manière étanche et les deuxièmes extrémités axiales 38, 40 peuvent être également assemblées de manière étanche. Un assemblage par soudure peut assurer cette étanchéité.
Le carter 28 peut comprendre un muret 41 formé entre la première paroi interne 35 et la deuxième paroi externe 36. Le muret 41 s’étend par exemple entre les premières extrémités axiales 37, 39 et les deuxièmes extrémités axiales 38, 40 de manière à séparer au moins partiellement l’entrée 21 et la sortie 22 de liquide de refroidissement. La figure 9 représente une autre vue schématique partielle du carter selon le quatrième mode de réalisation de l’invention sur laquelle un tel muret 41 est représenté.
Le muret 41 comprend par exemple un rapprochement entre la première paroi interne 35 et la deuxième paroi externe 36. La première paroi interne 35 et la deuxième paroi externe 36 sont par exemple soudées au niveau du rapprochement. Avec un tel rapprochement, le muret 41 peut être fait d’une seule pièce avec la première paroi interne et/ou la deuxième paroi externe. Dans un autre mode de réalisation non représenté, le muret 41 est au moins une pièce rapportée sur la première paroi interne 35 et/ou la deuxième paroi externe 36. Par exemple le muret 41 est soudé sur la première paroi interne 35 et/ou la deuxième paroi externe 36.
La figure 10 représente une vue schématique partielle d’une deuxième paroi externe d’une poche 11 d’un carter 28 selon un sixième mode de réalisation de l’invention. Dans ce mode de réalisation, le muret 41 s’étend partiellement circonférentiellement de sorte que l’entrée 21 et la sortie 22 sont axialement de part et d’autre du muret 41.
La figure 11 représente un septième mode de réalisation de l’invention dans lequel la surface radialement intérieure 42 est une surface interne 44 de la poche 11. La surface interne 44 est apte à porter le stator 10 de la machine électrique tournante 1. Par exemple le stator 10 de la machine électrique tournante 1 est emmanché en force dans la surface interne 44 de la poche 11.
Par exemple la poche 11 est en acier.
Dans le quatrième mode de réalisation de l’invention, la poche 11 ne s’étend pas radialement dans la première paroi latérale 6. La première paroi interne 35 délimite radialement l’intérieur de la poche 11 et la deuxième paroi externe 36 délimite radialement l’extérieur de la poche 11.
La figure 5 représente une vue schématique partielle d’un cinquième mode de réalisation de l’invention. Le cinquième mode de réalisation de l’invention est similaire au quatrième mode de réalisation de l’invention. A la différence du quatrième mode de réalisation de l’invention, la poche 11 du cinquième mode de réalisation de l’invention s’étend dans la première paroi latérale 6. La poche 11, comprenant la première paroi interne 35 et la deuxième paroi externe 36, présente par exemple une section en forme de L dans un plan passant par G axe de rotation A.
Dans le cinquième mode de réalisation l’utilisation d’un muret 41 est également possible. Le muret 41 peut s’étendre dans la partie de la poche s’étendant dans la première paroi latérale.
La figure 6 et la figure 7 représentent respectivement une première variante et une deuxième variante du deuxième mode de réalisation. Sur la figure 6 et la figure 7 seule une de l’entrée 21 et de la sortie 22 est représentée pour des raisons de lisibilité.
Dans la première variante l’entrée 21 et/ou la sortie 22 peuvent être formées respectivement par une tubulure d’entrée 45 et une tubulure de sortie 46. La tubulure d’entrée 45 et la tubulure de sortie 46 est par exemple formée de matière avec la partie tubulaire 31.
L’enveloppe 14 peut comprendre des manchons 47 recouvrant au moins partiellement une surface extérieure de la tubulure d’entrée 45 et de la tubulure de sortie 46.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention non représenté, la tubulure d’entrée et/ou la tubulure de sortie est formée de matière dans la deuxième paroi externe.
La tubulure d’entrée 45 et/ou la tubulure de sortie 46 peuvent être rapportées et par exemple soudées ou emmanchées en force sur la deuxième paroi externe 36 comme représenté sur la figure La tubulure d’entrée 45 et/ou la tubulure de sortie 46 peuvent être rapportées et par exemple soudées ou emmanchées en force sur la partie tubulaire 31 comme représenté sur la figure 8.
La tubulure d’entrée 45 et la tubulure de sortie 46 peuvent permettre une connexion à un circuit de refroidissement externe. Dans la deuxième variante représentée sur la figure 7, l’entrée 21 et/ou la sortie 22 sont formées par des ouvertures dans la partie tubulaire 31. Des cheminées 47 sont par exemple formées dans l’enveloppe pour permettre une connexion à un circuit de refroidissement externe.
Ces différentes variantes permettant une connexion à un circuit de refroidissement externe peuvent être utilisées sur les différents modes de réalisation. Par exemple, les tubulure d’entrée 45 et tubulure de sortie 46 formées de matière avec la partie tubulaire 31 de la figure 6 peuvent être utilisées dans une variante du mode de réalisation de la figure 9 en remplacement des tubulures rapportées du mode de réalisation de la figure 9.
Dans tous les modes de réalisation de l’invention, la poche peut avoir une surface extérieure suivant une forme cylindrique circulaire ayant pour axe l’axe de rotation.

Claims

Revendications
1. Carter (28) pour machine électrique tournante (1) ayant un axe de rotation (A), le carter (28) comprenant : - un corps (7) comprenant une surface radialement intérieure (42) apte à porter un stator
(10) de machine électrique tournante (1) et comprenant :
- une poche (11) formant une chambre de refroidissement (23) apte à recevoir un fluide de refroidissement, la poche (11) s’étendant sur tout ou partie du pourtour de l’axe de rotation (A), - une enveloppe (14) au moins partiellement surmoulée sur la poche (11),
- une première paroi latérale (6) apte à supporter en rotation un arbre (4) de rotor, notamment par l’intermédiaire d’un premier roulement (18), et située à une extrémité axiale du carter (28).
2. Carter (28) pour machine électrique tournante (1) selon la revendication précédente dans lequel la poche (11) comprend une entrée (21) et une sortie (22) respectivement aptes à permettre l’entrée d’un fluide de refroidissement dans la poche 11 et la sortie d’un fluide de refroidissement de la poche (11).
3. Carter (28) pour machine électrique tournante (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel la poche (11) comprend une partie tubulaire (31) enroulée par rapport à l’axe de rotation (A) s’étendant sur un angle (32) compris entre 300° et 360° autour de l’axe de rotation (A).
4. Carter (28) pour machine électrique tournante (1) selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 2 dans lequel la partie tubulaire (31) comprend une première extrémité circonférentielle (33) et une deuxième extrémité circonférentielle (34), l’entrée (21) et la sortie (22) débouchant dans un secteur de 40°, de préférence de 20°, autour de l’axe de rotation (A), respectivement par rapport à la première extrémité circonférentielle (33) et par rapport à la deuxième extrémité circonférentielle (34).
5. Carter (28) pour machine électrique tournante (1) selon l’une des revendications 1 à 2 dans lequel la poche (11) comprend une première paroi interne (35) et une deuxième paroi externe (36), la première paroi interne (35) et la deuxième paroi externe (36) étant assemblées l’une avec l’autre de manière étanche, notamment par soudure.
6. Carter (28) pour machine électrique tournante (1) selon la revendication précédente dans lequel chacune des première paroi interne (35) et deuxième paroi externe (36) comprend une première extrémité axiale (37, 39) et une deuxième extrémité axiale (38, 40) opposée à la première extrémité axiale (37, 39), les premières extrémités axiales (37, 39) étant assemblées de manière étanche et les deuxièmes extrémités axiales (38, 40) étant assemblées de manière étanche.
7. Carter (28) pour machine électrique tournante (1) selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 2 dans lequel un muret (41) est formé entre la première paroi interne (35) et la deuxième paroi externe (36), le muret (41) s’étendant entre les premières extrémités axiales (37, 39) et les deuxièmes extrémités axiales (38, 40) de manière à séparer au moins partiellement l’entrée (21) et la sortie (22) de liquide de refroidissement.
8. Carter (28) pour machine électrique tournante (1) selon la revendication précédente dans lequel le muret (41) comprend un rapprochement entre la première paroi interne (35) et la deuxième paroi externe (36), notamment la première paroi interne (35) et la deuxième paroi externe (36) sont soudées au niveau du rapprochement.
9. Carter (28) pour machine électrique tournante (1) selon l’une des revendications 7 à 8 dans lequel le muret (41) s’étend partiellement circonférentiellement de sorte que l’entrée (21) et la sortie (22) sont axialement de part et d’autre du muret (41). 10. Carter (28) pour machine électrique tournante (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel la surface radialement intérieure (42) est une surface interne (44) de la poche (11), la surface interne (44) étant apte à porter un stator (10) de la machine électrique tournante (1) notamment par emmanchement à force.
11. Carter (28) pour machine électrique tournante (1) selon l’une des revendications 5 à 10 dans lequel la première paroi latérale (6) comprend une extension radialement intérieure (43) du corps (7), la première paroi latérale (6) étant ainsi au moins partiellement formée de matière avec le corps (7).
12. Carter (28) pour machine électrique tournante (1) selon la revendication précédente dans lequel la poche (11) s’étend radialement dans la première paroi latérale (6). 13. Carter (28) pour machine électrique tournante (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel la poche (11) est réalisée dans un ou plusieurs matériaux dont les températures de fusion sont supérieures à la température de fusion de l’enveloppe (14).
14. Carter (28) pour machine électrique tournante (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel la poche (11) est réalisée en acier. 15. Machine électrique tournante (1) comprenant :
- un carter (28) selon l’une des revendications précédentes,
- un stator (10) portée par le corps (7) du carter,
- un rotor (3) supporté en rotation par la première paroi latérale (6) notamment par l’intermédiaire d’un arbre (4) et d’un roulement (18).
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