WO2023285753A1 - Machine électrique tournante - Google Patents

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WO2023285753A1
WO2023285753A1 PCT/FR2022/051371 FR2022051371W WO2023285753A1 WO 2023285753 A1 WO2023285753 A1 WO 2023285753A1 FR 2022051371 W FR2022051371 W FR 2022051371W WO 2023285753 A1 WO2023285753 A1 WO 2023285753A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
guide device
longitudinal axis
machine according
rotor
electrical machine
Prior art date
Application number
PCT/FR2022/051371
Other languages
English (en)
Inventor
Juan Wang
Ioan Deac
Radu Fratila
Jean Baptiste ROUX
Hussain Nouri
Original Assignee
Nidec Psa Emotors
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 Nidec Psa Emotors filed Critical Nidec Psa Emotors
Priority to EP22754465.7A priority Critical patent/EP4371219A1/fr
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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
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots

Definitions

  • the present invention relates to rotating electrical machines, and more particularly those cooled by a circulation of a cooling fluid, in particular oil, circulating at least partially by the rotor of the machine.
  • a cooling fluid in particular oil
  • the invention relates more particularly to synchronous or asynchronous alternating current machines. It relates in particular to traction or propulsion machines for electric (Battery Electric Vehicle) and/or hybrid (Hybrid Electric Vehicle - Plug-in Hybrid Electric Vehicle) motor vehicles, such as individual cars, vans, trucks or buses.
  • the invention also applies to rotating electrical machines for industrial and/or energy production applications, in particular naval, aeronautical or wind turbine applications.
  • Patent applications CN 211606273, EP 3 739731, JP 2019 161948, US 2011/0181136, JP 2018 014857, US 2011/0084561, JP2010028958, JP2020188633, and WO202 1/069253 disclose electrical fluid-powered machines, guide parts for directing the cooling fluid towards the coil heads. These applications do not disclose that electrical machines can be supplied with cooling fluid from the rotor.
  • Application US 2011/0298316 discloses an agitation element disposed between the shaft of the rotor and the winding heads of the stator. This element makes it possible to bring up the cooling fluid from the rotor towards the coil heads. This arrangement makes the electric machine complex to manufacture.
  • Application US 2019/0260257 discloses a protection element for three-phase power bars. Part of the cooling fluid coming from the casing and/or the rotor can pass through the protection element and reach the heads of the stator coils by gravity. Such an element does not allow effective cooling of the stator coil heads.
  • a rotary electrical machine extending along a longitudinal axis X, comprising a rotor and a wound stator having coil heads, the rotor and the stator being arranged in a casing comprising an internal wall, the rotor comprising at least one channel for distributing a cooling fluid, the machine comprising at least one guide device arranged radially between the coil heads of the stator and the internal wall of the casing, the guide device being configured to direct the cooling fluid ejected from the rotor, in particular by centrifugal force, onto the winding heads of the stator.
  • Disposed radially between is considered to refer to a radial position.
  • the guide device is radially further away from a rotor shaft than the coil heads and radially closer to the shaft than the internal wall of the casing.
  • Such a radial position of the guide device makes it easier to mount the electric machine. In addition, this position increases the amount of cooling fluid that is redirected to the coil heads.
  • the stator may comprise a stator mass.
  • the guide device can be offset longitudinally or not with respect to the coil heads and/or with respect to the internal wall of the casing.
  • the guide device can be arranged longitudinally beyond the coil heads, for example it may be farther from the rotor mass than the ends of the coils.
  • the guide device can be arranged at least partially, better still completely, above the coil heads.
  • the electric machine may include two guide devices. Each guide device can be arranged at an axial end of the electric machine.
  • the two guide devices can be symmetrical to each other with respect to a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the electrical machine.
  • the two guide devices can be asymmetrical to one another with respect to a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the electric machine.
  • the electric machine can include a single guide device.
  • the guide device may be in contact with the stator mass.
  • the guide device can be located at a distance d, measured on the longitudinal axis, which is not zero from the stator mass, the distance d being for example between 0 and 70 mm, better 2 and 60 mm, better 5 and 50 mm, better still 10 and 45 mm, for example of the order of 15 mm or 40 mm.
  • the guide device makes it possible to break the jet of cooling fluid which comes from the rotor in order to redirect it towards the coil heads.
  • the guiding device prevents the accumulation of coolant near the crankcase. It improves the cooling of the machine by containing a greater quantity of cooling fluid close to the stator winding, in particular close to the slots, which are hot spots.
  • the guide device can be made of plastic material, for example it can be made of a polymer material, for example one of the following materials: polyamide, in particular nylon PA66GL30, polytetrafluoroethylene (PTLE), polyetheretherketone (PEEK), polysulphide phenylene (PPS), this list not being exhaustive.
  • polyamide in particular nylon PA66GL30
  • PTLE polytetrafluoroethylene
  • PEEK polyetheretherketone
  • PPS polysulphide phenylene
  • the cooling fluid can be a liquid, for example water or oil.
  • the cooling fluid can be a gas, for example air.
  • At least one axial coolant distribution channel may be formed in the rotor mass, or along the shaft between the rotor mass and the shaft, or in the shaft.
  • This or these axial distribution channels can cross axially at least part of the rotor mass and/or of the shaft.
  • this or these axial distribution channels can cross axially the entire length of the rotor.
  • they may cross at least two-thirds of the length of the rotor, or at least half of the length of the rotor, or at least one-third of the length of the rotor.
  • This or these axial channels can supply radial channels, for example radial channels located in the rotor mass or in flanges arranged at the ends of the rotor mass.
  • the cooling fluid can be ejected from the rotor, in particular from the rotor mass or the flanges, towards the coil heads by the effect of centrifugal force.
  • the axial cooling fluid distribution channel can be supplied with cooling fluid at least by the rotor.
  • the rotor may include permanent magnets inserted into the rotor mass. It may comprise permanent magnets, with in particular surface or buried magnets.
  • the rotor can be flux concentrating. It can comprise one or more layers of magnets arranged in I, U or V, in one or more rows.
  • the housings of the permanent magnets can be produced entirely by cutting in the sheets. Each sheet of the stack of sheets can be monobloc.
  • the cooling fluid can also flow axially in the housings of the permanent magnets and join the flanges.
  • the electric machine may further include a cooling fluid supply via the housing, the cooling fluid coming from the housing being able to be directed towards the coil heads, in particular by gravity, by the guide device.
  • the electric machine can also be cooled by a cooling fluid which flows by gravity over the coil heads from the housing.
  • the function of the guiding device is then twofold. It not only makes it possible to channel the jet of cooling fluid coming from the rotor to redirect it towards the coil heads, but also allows the cooling fluid coming from the casing to flow towards the heads of the coils. The cooling of the electrical machine is thus improved.
  • the guide device can be configured to favor the flow of the cooling fluid in one direction, for example the direction from the casing towards the coil heads, and to limit it in another, for example the direction from the rotor towards the wall. inside of the crankcase.
  • the guide device may be of at least partially annular shape, in particular entirely annular, when observed in cross section, the guide device possibly being coaxial with a shaft of the rotor.
  • the guide device may have an angular extent around the longitudinal axis of the machine of at least 45°, even of at least 60°, better still of at least 90°, better still of at least 120°, better still at least 180°, better still at least 240°, for example 360°.
  • the guide device is easy to put in place on the electric machine and does not complicate the manufacture of the machine.
  • the guide device may comprise an internal surface and an external surface and openings formed between the external surface and the internal surface and/or reliefs on the internal face.
  • the openings and/or the reliefs can make it possible to break the flow of cooling fluid and thus facilitate its redirection towards the coil heads.
  • the relief(s) may be ribs, in particular ribs extending parallel to the longitudinal axis X of the machine.
  • the reliefs may be ribs extending circumferentially relative to the longitudinal axis X of the machine.
  • the ribs may extend in an oblique direction with respect to the longitudinal axis X of the machine.
  • the part of the internal surface of the guide device which comprises reliefs may extend over at least 20°, better over at least 30°, better over at least 45°, better over at least 60°, better over at least 90 ° around the longitudinal axis X of the machine.
  • the part of the internal surface of the guide device which comprises reliefs may extend over at most 360°, better over at most 240°, better over at most 120°, better over at most 90°, better over at most 60° ° around the longitudinal axis X of the machine.
  • the openings can each extend along an elongation axis L which is oblique in a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the machine.
  • the elongation axis L of the openings can be inclined with respect to a plane containing the longitudinal axis X of the machine by an angle between -90 and +90°, better between -60 and +60°, better between -45 and +45°, better between -30 and +30°.
  • Such an inclination of the openings makes it possible to limit the quantity of cooling fluid coming from the rotor which passes through the guide device and at the same time makes it possible to let the cooling fluid coming from the casing flow towards the coil heads.
  • the openings may extend along an axis parallel to the longitudinal axis X of the machine.
  • the elongation axes L of the openings can be oriented in the same oblique direction in a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the machine.
  • At least half, better still at least two-thirds, in particular all the elongation axes L of the openings can be oriented in the same oblique direction in a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the machine.
  • At least half, better still at least two-thirds, in particular all the axes of elongation L of the openings can have the same inclination with respect to a radial axis in a transverse plane of the machine.
  • At least two openings may include elongation axes L oriented in two different oblique directions in a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the machine.
  • At least one half of the openings may have elongation axes L1 of a first inclination with respect to a radial axis in a transverse plane of the machine.
  • the rest of the openings can have elongation axes L2 of a second inclination with respect to a radial axis in this transverse plane of the machine.
  • the first and second inclinations with respect to a plane containing the longitudinal axis X of the machine can be different. They can in particular be opposite with respect to a plane containing the longitudinal axis X of the machine.
  • an opening having an elongation axis L1 of a first inclination is surrounded on either side by openings having an elongation axis L2 of a second inclination, different from the first inclination.
  • openings having an elongation axis L2 of a second inclination are surrounded on either side by openings having an elongation axis L2 of a second inclination, different from the first inclination.
  • Two openings can be arranged in a V-shape or in a truncated V-shape.
  • Two openings can be arranged in the shape of a V with a half-angle at the top of between 5° and 85°, better still between 30° and 60°, better still between 40° and 50°, for example of the order of 45°.
  • At least half, better at least two-thirds, including all openings can be arranged in a V shape with the same half-angle at the vertex.
  • the openings can be arranged in the shape of a truncated V with a half-angle at the top of between 5° and 85°, better still between 30° and 60°, better still between 40° and 50°, for example of the order of 45°.
  • At least half, better still at least two-thirds, in particular all the openings can be arranged in the shape of a truncated V with the same half-angle at the apex.
  • the apertures may be arranged alternately in a V-shape and a truncated V-shape in the circumferential direction of the machine.
  • Fluid from the crankcase can flow through the openings by gravity.
  • the majority of the cooling fluid from the rotor cannot rise through the openings. This particular orientation of the openings therefore makes it possible to facilitate the flow of the cooling fluid from the casing and to limit the flow of the cooling fluid from the rotor towards the internal wall of the casing.
  • the openings may have on the internal surface and/or on the external surface an area per opening of between 5 and 350 mm 2 , better still between 10 and 250 mm 2 , better still between 15 and 150 mm 2 , for example of the order of 20 mm 2 .
  • the openings can have, along the longitudinal axis X of the machine, a length of between 2 and 50 mm, better still between 12 and 40 mm, for example of the order of 22 mm.
  • the distance between two adjacent openings on the inner and/or outer surface of the guide device can be constant.
  • the distance on the internal and/or external surface of the guiding device between two openings having axes of elongation of the same inclination can be constant.
  • the distance between the openings on the internal and/or external surface of the guiding device can be variable.
  • the distance between two openings on the outer surface of the guide device can be equal to the distance between two openings on the inner surface.
  • the distance between two openings on the external surface of the guiding device can be less than the distance between two openings on the internal surface.
  • the distance between two openings on the outer surface of the guide device may be greater than the distance between two openings on the inner surface.
  • Two adjacent openings on the external surface can be separated in a circumferential direction by at most 100 mm, better by at most 60 mm, better by at most 30 mm, better by at most 20 mm.
  • Two adjacent openings on the outer surface can be spaced apart in a circumferential direction by at least 1 mm, better still at least 2 mm, better still at least 3 mm.
  • two adjacent openings on the external surface can be separated in a circumferential direction by a distance of the order of 4 mm or 8 mm.
  • Two adjacent openings on the inner surface may be spaced apart in a circumferential direction by at most 100 mm, better still at most 60 mm, better still at most 30 mm, better still at most 20 mm.
  • Two adjacent openings on the internal surface may be spaced apart in a circumferential direction by at least 0 mm, better by at least 1 mm, better by at least 2 mm, better by at least 3 mm.
  • two adjacent openings on the internal surface can be separated in a circumferential direction by a distance of the order of 0 or 4 mm.
  • two openings can join and form a single opening, in particular at the level of the tip of the V formed by two adjacent openings having axes of elongation of different inclination.
  • the total surface of the guide device which comprises openings, without counting the surface of the openings may be between 0 and 46000 mm 2 , better still between 2000 and 33000 mm 2 , better still between 4000 and 20000 mm 2 , better still between 6000 and 15000 mm 2 .
  • mm 2 better still between 7000 and 10000 mm 2 , for example of the order of 7700 mm 2 or 9000 mm 2 .
  • the guide device may comprise a frustoconical part coaxial with the longitudinal axis X of the machine and oriented towards the coil heads.
  • the frustoconical part of the guide device can be arranged longitudinally beyond the ends of the coils when moving away from the stator mass.
  • the frustoconical part of the guide device can be arranged longitudinally to the left or to the right of the coil heads.
  • the frustoconical part of the guide device can be arranged at least partially, better totally, above the coil heads.
  • the frustoconical part of the guide device can widen when moving away longitudinally from the coil heads towards the outside of the machine.
  • the outer surface of the frustoconical part may have an inclination of between 5 and 85°, better still between 10 and 60°, better still between 15 and 45°, for example of the order of 30° with respect to the longitudinal axis X of the machine in a plane containing the longitudinal axis X of the machine.
  • the guide device may also comprise a horizontal wall. Openings can be provided in the horizontal wall.
  • the guide device may comprise a horizontal wall and a frustoconical part.
  • the guide device may comprise at least one vertical wall extending from the internal wall of the casing towards the coil heads. This vertical wall promotes the redirection of the cooling fluid towards the coil heads.
  • the vertical wall may be in contact with the ends of the stator coils.
  • the height of the vertical wall in the radial direction can be greater or less than the gap between the coil heads and the inner wall of the casing. Alternatively, the height of the vertical wall in the radial direction may be equal to the gap between the coil heads and the inner wall of the casing.
  • the vertical wall can be arranged radially at a non-zero distance from the ends of the stator coils.
  • the radial space between the vertical wall and the coil heads facilitates the flow of cooling fluid along the elongation axis of the machine.
  • the guide device may comprise at least one mesh part.
  • the mesh part can be flexible. Alternatively it may be rigid.
  • the mesh part can be arranged at a distance d from the ends of the stator coils. This distance d may be less than 10 mm, better still less than 5 mm, for example of the order of 4 mm.
  • the screened part can be located at zero distance from the stator winding, i.e. be in contact with the stator winding.
  • the fact that the mesh part is placed at a short distance from the stator winding makes it possible to direct the cooling fluid by capillarity towards the winding heads.
  • the mesh part makes it possible to attract by capillarity the cooling fluid coming from the rotor and/or that coming from the casing.
  • the mesh part may have an inclination of between 0° and 45°, better still between 5° and 30°, better still between 5° and 20°, for example of the order of 10° with respect to the longitudinal axis X of the machine in a plane containing the longitudinal axis X of the machine.
  • the mesh portion may have a proximal end and a distal end. The proximal end is located closer to the rotor mass than the distal end.
  • the mesh part can approach the longitudinal axis X of the machine in the direction of the distal end. As a variant, the mesh part can deviate from the longitudinal axis X of the machine in the direction of the distal end.
  • the guide device may include means for fixing to the casing.
  • the guide device can thus act as a flange.
  • the guide device can thus make it possible to ensure the mechanical maintenance and the fixing of the stator to the casing and in addition to redirect the cooling fluid from the rotor towards the coil heads.
  • the machine can comprise, in addition to the guide device, a flange.
  • the flange may be in contact with the guide device.
  • the flange may be remote from the guide device.
  • the flange may comprise an internal surface and an external surface and openings formed between the external surface and the internal surface and/or reliefs on the internal face.
  • the flange may have a length along the longitudinal axis X of the machine of at least 2 mm, better still at least 3 mm, for example of the order of 4 mm.
  • the flange may have a length along the longitudinal axis X of the machine of at most 10 mm, better still at most 5 mm, for example of the order of 4 mm.
  • Such a length allows the flange to extend over the part of the winding which is close to the entry of the slots.
  • the electrical conductors may not include twisted portions. Therefore, the cooling fluid from the rotor passes more easily between the conductors.
  • the presence of a flange at this axial position makes it possible to redirect this cooling fluid towards the coil heads and thus improve the cooling of the machine.
  • the flange can be made in one of the following materials: aluminium, steel, stainless steel, plastic, this list not being exhaustive.
  • the machine can be used as a motor or as a generator.
  • the machine can be reluctance. It can constitute a synchronous motor or, as a variant, a synchronous generator. As a further variant, it constitutes an asynchronous machine.
  • the maximum speed of rotation of the machine can be high, being for example greater than 10,000 rpm, better still greater than 12,000 rpm, being for example of the order of 14,000 rpm to 15,000 rpm. min, or even 20,000 rpm or 24,000 rpm or 25,000 rpm.
  • the maximum speed of rotation of the machine may be less than 100,000 rpm, or even 60,000 rpm, or even even less than 40,000 rpm, better still less than 30,000 rpm.
  • the invention may be particularly suitable for high-powered machines.
  • the machine may comprise a single inner rotor or, as a variant, an inner rotor and an outer rotor, arranged radially on either side of the stator and coupled in rotation.
  • the machine can be inserted alone into a casing or inserted into a gearbox casing. In this case, it is inserted into a casing which also houses a gearbox.
  • the notches can be at least partially closed.
  • a partially closed notch makes it possible to create an opening at the level of the air gap, which can be used, for example, for the installation of electrical conductors for filling the notch.
  • a partially closed notch is in particular made between two teeth which each have pole shoes at their free end, which close the notch at least in part.
  • the notches can be completely closed.
  • “fully closed notch” is meant notches which are not open radially towards the air gap.
  • At least one notch, or even each notch can be continuously closed on the air gap side by a bridge of material coming in one piece with the teeth defining the notch. All the notches can be closed on the air gap side by bridges of material closing the notches. The material bridges may be integral with the teeth defining the notch. The stator mass then has no cutout between the teeth and the bridges of material closing the slots, and the slots are then continuously closed on the side of the air gap by the bridges of material coming in one piece with the teeth defining the notch.
  • the notches can also be closed on the side opposite the air gap by an added yoke or in one piece with the teeth. The notches are then not open radially outwards.
  • the stator mass may have no cutout between the teeth and the yoke.
  • each of the notches has a continuously closed contour.
  • continuously closed is meant that the notches have a continuous closed contour when viewed in cross section, taken perpendicular to the axis of rotation of the machine. You can go all the way around the notch without encountering a cutout in the stator mass.
  • the stator may comprise coils arranged in a distributed manner in the slots, having in particular electrical conductors arranged in a row in the slots.
  • distributed we mean that at least one of the coils passes successively through two non-adjacent slots.
  • the electrical conductors may not be arranged in the notches loosely but in an orderly manner. They are stacked in the slots in a non-random manner, being for example arranged in rows of aligned electrical conductors.
  • the stack of electrical conductors is for example a stack according to a hexagonal network in the case of electrical conductors of circular cross-section.
  • the stator may include electrical conductors housed in the slots. Electrical conductors at least, see a majority of electrical conductors, can be pin-shaped, U-shaped or I-shaped.
  • the pin can be U-shaped ("U-pin” in English) or straight, being in form of I (“I-pin” in English).
  • the electrical conductors can thus form a distributed winding.
  • the winding may not be concentrated or tooth wound.
  • the stator has a concentrated winding.
  • the stator may include teeth and coils disposed on the teeth.
  • the stator can thus be wound on teeth, in other words with undistributed winding.
  • the stator teeth may include pole shoes.
  • the stator teeth are devoid of pole shoes.
  • the stator may include an outer carcass surrounding the yoke.
  • the teeth of the stator can be made with a stack of magnetic laminations, each covered with an insulating resin, in order to limit the losses by induced currents.
  • the invention also relates, according to another of its aspects, to a method for cooling a rotating electrical machine as described above, in which the rotor is supplied with cooling fluid, which is oriented by the guidance towards the ends of the stator coils.
  • the cooling fluid may not be pressurized.
  • the cooling fluid can flow only by the effect of gravity and by the centrifugal force of the rotor. It may advantageously not be necessary to put the cooling fluid under pressure.
  • Figure 1 is a longitudinal sectional view of a rotating electrical machine according to the invention
  • FIG 2 is a perspective view of the guide parts of the machine of Figure 1,
  • FIG 3 is a perspective view, schematic and partial, of the machine of Figure 1,
  • FIG 4 is a view similar to Figure 3 of an alternative embodiment
  • FIG 5 is a view similar to Figure 1 of an alternative embodiment
  • Figure 6 is a view similar to Figure 2 of the variant embodiment of Figure 5,
  • FIG 7 is a view similar to Figure 1 of an alternative embodiment
  • FIG 8 is a view similar to Figure 2 of the variant embodiment of Figure 7,
  • FIG 9 is a detail view in longitudinal section of an alternative embodiment
  • FIG 10 is a view similar to Figure 2 of the variant embodiment of Figure 9,
  • FIG 11 Figure 11 is a view similar to Figure 9 of an alternative embodiment
  • Figure 12 is a view similar to Figure 9 of an alternative embodiment
  • FIG 13 is a view similar to Figure 1 of an alternative embodiment
  • FIG 14 is a view similar to Figure 2 of the variant of the embodiment of Figure 13,
  • Figure 15 is a view similar to Figure 3 of an alternative embodiment
  • Figure 16 is a front view of a guide piece according to another embodiment of the invention.
  • Figure 17 is a side view of the guide piece of Figure 16
  • Figure 18 is a view similar to Figure 3 of an alternative embodiment.
  • the electric machine 1 comprises a rotor 2 and a wound stator 3 which extend along a longitudinal axis X.
  • the rotor 2 comprises a shaft 20 and a rotor mass 21.
  • the wound stator 3 has coil ends 30.
  • the rotor 2 and the stator 3 are arranged in a casing 4.
  • the electric machine 1 is supplied with cooling fluid by the rotor 2.
  • the cooling fluid can come from axial channels positioned either in the laminations of the rotor, or between the laminations of the rotor and the shaft. Alternatively, the cooling fluid may come from a channel formed in the shaft.
  • the electric machine also comprises two flanges 22 arranged at the two axial ends of the rotor mass 21. Each flange 22 comprises one or more radial channels 220 for distributing cooling fluid. These radial channels 220 are supplied with cooling fluid by the rotor.
  • the cooling fluid is ejected from the flanges 22 towards the coil heads 30 by centrifugal force when the electric machine is in operation.
  • the electric machine is also supplied with cooling fluid from the housing 4. The cooling fluid flows through openings 40 to the coil heads 30 to cool them.
  • the electric machine 1 comprises two guide devices 10 arranged at the two axial ends of the electric machine and a flange 11.
  • the two guide devices 10 are symmetrical to each other with respect to a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the electrical machine.
  • the guide devices 10 are arranged radially between the coil heads 30 and the casing 4.
  • the flange 11 is arranged radially above the coil heads 30, at the same position on the longitudinal axis X of the machine as the flanges 22.
  • the flange 11 participates in particular in the mechanical retention of the stator in the housing.
  • the guide devices 10 are arranged above the coil heads 3.
  • the guide device 10 located on the left in FIG. 1 is in contact with the flange 11.
  • the guide devices 10 are coaxial with the longitudinal axis X of the electric machine.
  • the guide devices 10 are entirely annular and include a cylindrical part 105.
  • Each guide device 10 comprises an internal surface 100 and an external surface 101, visible in FIG. 3. Openings 102 are formed between the internal surface
  • the openings 102 are substantially rectangular on the inner and outer surfaces. Apertures 102 are of constant cross section. The openings 102 extend along an axis parallel to the longitudinal axis X of the machine.
  • the openings 102 extend between the outer and inner faces along an elongation axis L.
  • the elongation axes L of all the openings 102 are oriented in the same oblique direction with respect to a perpendicular plane to the longitudinal axis X of the machine.
  • the elongation axis L of the openings 102 is inclined with respect to a plane containing the longitudinal axis X of the machine by an angle Q of the order of 25°.
  • the 101 of the guide device is constant. In this example, it is of the order of 4 mm.
  • the cooling fluid distributed from the housing 4 flows through orifices 110 formed in the flange 11, then it flows through the openings 102 of the guide device 10.
  • the guide device 10 allows the flow cooling fluid from the crankcase and, in particular thanks to the inclination of the openings, prevents the rise of the cooling fluid. This makes it possible to concentrate a greater quantity of cooling fluid at the level of the coil heads 30. The cooling of the electric machine 1 is thus improved.
  • the guide device 10 is entirely annular. It comprises an internal surface 100 and an external surface 101. Openings 102, 102' are formed between the internal surface 100 and the external surface 101.
  • the openings 102, 102' have a substantially rectangular cross-section.
  • the openings 102, 102' extend along an axis parallel to the longitudinal axis X of the machine.
  • One half of the openings 102 has an elongation axis L1 of a first inclination with respect to a radial axis in a transverse plane of the machine.
  • the rest of the openings 102' have an elongation axis L2 of a second inclination, opposite to the first, with respect to a radial axis in a transverse plane of the machine.
  • An opening 102 having an elongation axis L1 of first inclination is surrounded on either side by openings 102' having an elongation axis L2 of second inclination.
  • the openings 102, 102' are arranged alternately in the shape of a V and in the shape of a truncated V in the circumferential direction of the machine.
  • the openings arranged in a V shape are arranged in a V shape with a half-angle at the vertex a of the order of 45°.
  • the openings arranged in the shape of a truncated V are arranged in the shape of a truncated V with a half-angle at the vertex b of around 45°.
  • the cooling fluid from the housing 4 flows through holes 110 provided in the flange 11 then through the openings 102, 102'.
  • the distance between two adjacent openings 102, 102' on the outer surface of the guide device is not constant.
  • the distance between two adjacent openings 102, 102' on the internal surface of the guide device is of the order of 0 mm, when two adjacent openings meet at the tip of a V, or of the order of 4 mm.
  • the guide devices 10 comprise a tapered portion 103 coaxial with the longitudinal axis X of the machine.
  • the tapered part 103 is arranged longitudinally beyond the coil heads 30, that is to say it exceeds the coil heads 30 on the right or left.
  • This tapered part 103 is oriented towards the coil heads and is not in contact with the coil heads.
  • the tapered portion 103 of the guide device widens when moving away longitudinally from the coil heads 30 towards the outside of the machine.
  • the cooling fluid which comes from the rotor 2 flows along the wall of the casing 3 then along one of the guide devices 10 to be redirected towards the coil heads 30.
  • the outer surface of the frustoconical part 103 has an angle of inclination i of the order of 30° with respect to the longitudinal axis X of the machine in a plane containing the longitudinal axis X of the machine.
  • the guide devices 10 comprise a tapered part 103 coaxial with the longitudinal axis X of the machine.
  • the frustoconical part 103 is arranged above the coil heads 30. This frustoconical part 103 is oriented towards the coil heads and is not in contact with the coil heads. It approaches the longitudinal axis X of the machine when moving away longitudinally from the coil heads towards the outside of the machine.
  • the external surface of the tapered part has an inclination of the order of 30° with respect to the longitudinal axis X of the machine in a plane containing the longitudinal axis X of the machine.
  • the guide devices 10 comprise a vertical wall 106 which extends from the internal wall of the casing 4 towards the coil heads 30.
  • This vertical wall 106 makes it possible to break the flow of fluid cooling which flows along the internal wall of the casing 4 and which comes from the rotor and/or the casing. Thus, the flow of cooling fluid is directed towards the coil heads 30.
  • the vertical wall 106 is in contact with the coil heads 30.
  • the height h of the vertical wall 106 in the radial direction is equal to the gap between the coil heads and the internal wall of the casing.
  • the height h of the vertical wall 106 in the radial direction is greater than the gap between the coil heads and the inner wall of the casing.
  • the vertical wall 106 of the guide device 10 is not in contact with the coil heads. This arrangement allows better axial flow of the cooling fluid.
  • the guide devices 10 comprise a frustoconical part 103 and a cylindrical part 105.
  • the frustoconical part 103 is similar to that described with reference to Figures 5 and 6.
  • the cylindrical part 105 is similar to that described with reference to Figures 1 and 2.
  • the guide device 10 comprises a mesh part 107, for example a flexible mesh part.
  • the mesh part 107 is in contact with the coil ends 30 of the stator.
  • the mesh part 107 makes it possible to attract by capillarity the cooling fluid coming from the rotor and/or that coming from the casing 4.
  • the guide device 10 comprises fastening means 108.
  • the guide device 10 then also acts as a flange and participates in the mechanical retention of the electrical machine.
  • the guide device 10 comprises on its internal surface 100 ribs 109 extending parallel to the longitudinal axis X of the electric machine. These ribs 109 make it possible to break the flow of cooling fluid coming from the rotor to redirect it towards the coil heads 30.
  • the part of the internal surface 100 of the guide device which comprises ribs 109 extends over substantially 120° around the longitudinal axis X of the electric machine 1.
  • the guide device 10 further comprises a vertical wall 106.
  • a guiding device can comprise a cylindrical part with openings and a vertical wall.
  • the rotor associated with the stator described can be wound, with a squirrel cage or with permanent magnets, or even with variable reluctance.

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Abstract

Machine électrique tournante (1) s'étendant suivant un axe longitudinal X, comportant un rotor (2) et un stator (3) bobiné présentant des têtes de bobines (30), le rotor (2) et le stator (3) étant disposés dans un carter (4) comportant une paroi interne, le rotor (2) comportant au moins un canal de distribution d'un fluide de refroidissement, la machine comportant au moins un dispositif de guidage (10) disposé radialement entre les têtes de bobines du stator et la paroi interne du carter, le dispositif de guidage (10) étant configuré pour orienter le fluide de refroidissement éjecté depuis le rotor, notamment par force centrifuge, sur les têtes de bobines du stator.

Description

Description
Titre : Machine électrique tournante
La présente invention revendique la priorité de la demande française 2107538 déposée le 12 juillet 2021 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
Domaine technique
La présente invention concerne les machines électriques tournantes, et plus particulièrement celles refroidies par une circulation d’un fluide de refroidissement, notamment de l’huile, circulant au moins partiellement par le rotor de la machine.
L’invention porte plus particulièrement sur les machines synchrones ou asynchrones, à courant alternatif. Elle concerne notamment les machines de traction ou de propulsion de véhicules automobiles électriques (Battery Electric Vehicle) et/ou hybrides (Hybrid Electric Vehicle - Plug-in Hybrid Electric Vehicle), telles que voitures individuelles, camionnettes, camions ou bus. L’invention s’applique également à des machines électriques tournantes pour des applications industrielles et/ou de production d’énergie, notamment navales, aéronautiques ou éoliennes.
Technique antérieure
Il est connu de refroidir les têtes de bobines du stator au cours du fonctionnement d’une machine électrique tournante par un fluide de refroidissement provenant du carter.
Les demandes de brevet CN 211606273, EP 3 739731, JP 2019 161948, US 2011/0181136, JP 2018 014857, US 2011/0084561, JP2010028958, JP2020188633, et WO202 1/069253 divulguent des machines électriques alimentées en fluide de refroidissement, comportant des pièces de guidage permettant d’orienter le fluide de refroidissement vers les têtes de bobines. Ces demandes ne divulguent pas que les machines électriques peuvent être alimentées en fluide de refroidissement depuis le rotor.
La demande US 2011/0298316 divulgue un élément d’agitation disposé entre l’arbre du rotor et les têtes de bobines du stator. Cet élément permet de faire remonter le fluide de refroidissement issu du rotor vers les têtes de bobines. Cette disposition rend la machine électrique complexe à fabriquer. La demande US 2019/0260257 divulgue un élément de protection des barres d’alimentation triphasée. Une partie du fluide de refroidissement issu du carter et/ou du rotor peut passer à travers l’élément de protection et arriver sur les têtes de bobines du stator par gravité. Un tel élément ne permet pas un refroidissement efficace des têtes de bobines du stator.
Lorsqu’une machine électrique comporte une source d’alimentation en fluide de refroidissement par le rotor, le fluide a tendance à s’éloigner du rotor par l’effet de la force centrifuge. Le fluide de refroidissement se dirige alors vers la paroi interne du carter et ne participe plus au refroidissement des têtes de bobines.
Il existe un besoin pour encore améliorer le refroidissement des machines électriques tournantes refroidies par une circulation de fluide de refroidissement.
Exposé de l’invention
L’invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, grâce à une machine électrique tournante s’étendant suivant un axe longitudinal X, comportant un rotor et un stator bobiné présentant des têtes de bobines, le rotor et le stator étant disposés dans un carter comportant une paroi interne, le rotor comportant au moins un canal de distribution d’un fluide de refroidissement, la machine comportant au moins un dispositif de guidage disposé radialement entre les têtes de bobines du stator et la paroi interne du carter, le dispositif de guidage étant configuré pour orienter le fluide de refroidissement éjecté depuis le rotor, notamment par force centrifuge, sur les têtes de bobines du stator.
On considère que « disposé radialement entre » se rapporte à une position radiale. Ainsi, le dispositif de guidage est plus éloigné radialement d’un arbre du rotor que les têtes de bobines et plus proche radialement de l’arbre que la paroi interne du carter.
Une telle position radiale du dispositif de guidage permet de faciliter le montage de la machine électrique. De plus, cette position permet d’augmenter la quantité de fluide de refroidissement qui est réorienté vers les têtes de bobines.
Le stator peut comporter une masse statorique.
En revanche, le dispositif de guidage peut être décalé longitudinalement ou non par rapport aux têtes de bobines et/ou par rapport à la paroi interne du carter. Le dispositif de guidage peut être disposé longitudinalement au-delà des têtes de bobines, par exemple il peut être plus éloigné de la masse rotorique que les têtes de bobines. En variante, le dispositif de guidage peut être disposé au moins partiellement, mieux totalement, au-dessus des têtes de bobines.
La machine électrique peut comporter deux dispositifs de guidage. Chaque dispositif de guidage peut être disposé à une extrémité axiale de la machine électrique. Les deux dispositifs de guidages peuvent être symétriques l’un de l’autre par rapport à un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X de la machine électrique. En variante, les deux dispositifs de guidages peuvent être asymétriques l’un de l’autre par rapport à un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X de la machine électrique.
En variante, la machine électrique peut comporter un unique dispositif de guidage.
Le dispositif de guidage peut être en contact avec la masse statorique. En variante, le dispositif de guidage peut être situé à une distance d, mesurée sur l’axe longitudinal, non nulle de la masse statorique, la distance d étant par exemple comprise entre 0 et 70 mm, mieux 2 et 60 mm, mieux 5 et 50 mm, mieux 10 et 45 mm, par exemple de l’ordre de 15 mm ou 40 mm.
Le dispositif de guidage permet de casser le jet de fluide de refroidissement qui est issu du rotor pour le réorienter vers les têtes de bobines. Le dispositif de guidage permet d’éviter l’accumulation de fluide de refroidissement près du carter. Il permet d’améliorer le refroidissement de la machine en contenant une plus grande quantité de fluide de refroidissement proche du bobinage du stator, en particulier proche des encoches, qui sont des points chauds.
Le dispositif de guidage peut être réalisé en matière plastique, par exemple il peut être réalisé dans un matériau polymère, par exemple dans l’une des matières suivantes : polyamide, notamment du nylon PA66GL30, polytétrafluoroéthylène (PTLE), polyétheréthercétone (PEEK), Polysulfure de phénylène (PPS), cette liste n’étant pas limitative.
Le fluide de refroidissement peut être un liquide, par exemple de l’eau ou de l’huile. En variante, le fluide de refroidissement peut être un gaz, par exemple de l'air.
Au moins un canal axial de distribution du fluide de refroidissement peut être formé dans la masse rotorique, ou le long de l’arbre entre la masse rotorique et l’arbre, ou dans l’arbre. Ce ou ces canaux axiaux de distribution peuvent traverser axialement au moins une partie de la masse rotorique et/ou de l’arbre. Par exemple, ce ou ces canaux axiaux de distribution peuvent traverser axialement la totalité de la longueur du rotor. En variante ils peuvent traverser au moins les deux-tiers de la longueur du rotor, ou au moins la moitié de la longueur du rotor, ou au moins le tiers de la longueur du rotor.
Ce ou ces canaux axiaux peuvent alimenter des canaux radiaux, par exemple des canaux radiaux situés dans la masse rotorique ou dans des flasques disposés aux extrémités de la masse rotorique. Le fluide de refroidissement peut être éjecté depuis le rotor, en particulier depuis la masse rotorique ou les flasques, vers les têtes de bobines par l’effet de la force centrifuge.
Le canal axial de distribution du fluide de refroidissement peut être alimenté en fluide de refroidissement au moins par le rotor.
Le rotor peut comporter des aimants permanents insérés dans la masse rotorique. Il peut comporter des aimants permanents, avec notamment des aimants surfaciques ou enterrés. Le rotor peut être à concentration de flux. Il peut comporter une ou plusieurs couches d’aimants disposées en I, en U ou en V, en une ou plusieurs rangées. Les logements des aimants permanents peuvent être réalisées entièrement par découpage dans les tôles. Chaque tôle de l’empilement de tôles peut être monobloc. Le fluide de refroidissement peut également s'écouler axialement dans les logements des aimants permanents et rejoindre les flasques.
La machine électrique peut comporter en outre une alimentation en fluide de refroidissement par le carter, le fluide de refroidissement venant du carter pouvant être orienté vers les têtes de bobines, notamment par gravité, par le dispositif de guidage.
La machine électrique peut également être refroidie par un fluide de refroidissement qui s’écoule par gravité sur les têtes de bobines depuis le carter.
La fonction du dispositif de guidage est alors double. Il permet non seulement de canaliser le jet de fluide de refroidissement issu du rotor pour le réorienter vers les têtes de bobines, mais permet également au fluide de refroidissement issu du carter de s’écouler vers les têtes des bobines. Le refroidissement de la machine électrique est ainsi amélioré. Le dispositif de guidage peut être configuré pour favoriser l’écoulement du fluide de refroidissement dans un sens, par exemple le sens depuis le carter vers les têtes de bobines, et le limiter dans un autre, par exemple le sens depuis le rotor vers la paroi interne du carter. Le dispositif de guidage peut être de forme au moins partiellement annulaire, notamment entièrement annulaire, lorsqu’observé en section transversale, le dispositif de guidage pouvant être coaxial avec un arbre du rotor.
Le dispositif de guidage peut avoir une étendue angulaire autour de l’axe longitudinal de la machine d’au moins 45°, voire d’au moins 60°, mieux d’au moins 90°, mieux d’au moins 120°, mieux d’au moins 180°, mieux d’au moins 240°, par exemple de 360°.
Le dispositif de guidage est facile à mettre en place sur la machine électrique et ne complexifie pas la fabrication de la machine.
Le dispositif de guidage peut comporter une surface interne et une surface externe et des ouvertures ménagées entre la surface externe et la surface interne et/ou des reliefs sur la face interne.
Les ouvertures et/ou les reliefs peuvent permettre de casser le flux de fluide de refroidissement et ainsi facilite sa réorientation vers les têtes de bobines.
Le ou les reliefs peuvent être des nervures, notamment des nervures s’étendant parallèlement à l’axe longitudinal X de la machine.
En variante, les reliefs peuvent être des nervures s’étendant circonférenciellement par rapport à l’axe longitudinal X de la machine. En variante encore, les nervures peuvent s’étendre dans une direction oblique par rapport à l’axe des longitudinal X de la machine.
La partie de la surface interne du dispositif de guidage qui comporte des reliefs peut s’étendre sur au moins 20°, mieux sur au moins 30°, mieux sur au moins 45°, mieux sur au moins 60°, mieux sur au moins 90° autour de l’axe longitudinal X de la machine. La partie de la surface interne du dispositif de guidage qui comporte des reliefs peut s’étendre sur au plus 360°, mieux sur au plus 240°, mieux sur au plus 120°, mieux sur au plus 90°, mieux sur au plus 60° autour de l’axe longitudinal X de la machine.
Les ouvertures peuvent s’étendre chacune suivant un axe d’élongation L qui est oblique dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X de la machine.
L’axe d’élongation L des ouvertures peut être incliné par rapport à un plan contenant l’axe longitudinal X de la machine d’un angle compris entre -90 et +90°, mieux entre -60 et +60°, mieux entre -45 et +45°, mieux entre -30 et +30°. Une telle inclinaison des ouvertures permet de limiter la quantité de fluide de refroidissement issu du rotor qui traverse le dispositif de guidage et en même temps permet de laisser le fluide de refroidissement issu du carter s’écouler vers les têtes de bobines.
Dans un plan contenant l’axe longitudinal X de la machine, les ouvertures peuvent s’étendre suivant un axe parallèle à l’axe longitudinal X de la machine.
Les axes d’élongations L des ouvertures peuvent être orientés dans la même direction oblique dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X de la machine.
Au moins la moitié, mieux au moins les deux-tiers, notamment tous les axes d’élongations L des ouvertures peuvent être orientés dans la même direction oblique dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X de la machine.
Au moins la moitié, mieux au moins les deux-tiers, notamment tous les axes d’élongations L des ouvertures peuvent présenter la même inclinaison par rapport à un axe radial dans un plan transversal de la machine.
Dans une variante, au moins deux ouvertures peuvent comporter des axes d’élongations L orientés dans deux directions différentes obliques dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X de la machine.
Au moins une moitié des ouvertures peut avoir des axes d’élongation L1 d’une première inclinaison par rapport à un axe radial dans un plan transversal de la machine. Le reste des ouvertures peut avoir des axes d’élongation L2 d’une deuxième inclinaison par rapport à un axe radial dans ce plan transversal de la machine. Les première et deuxième inclinaisons par rapport à un plan contenant l’axe longitudinal X de la machine peuvent être différentes. Elles peuvent notamment être opposées par rapport à un plan contenant l’axe longitudinal X de la machine.
De préférence, une ouverture ayant un axe d’élongation L1 d’une première inclinaison est entourée de part et d’autre par des ouvertures ayant un axe d’élongation L2 d’une deuxième inclinaison, différente de la première inclinaison. Il peut donc y avoir une alternance d’ouvertures ayant des axes d’élongations d’une première L1 et d’une deuxième L2 inclinaisons dans la direction circonférentielle de la machine.
Deux ouvertures peuvent être disposées en forme de V ou en forme de V tronqué. Deux ouvertures peuvent être disposées en forme de V de demi-angle au sommet compris entre 5° et 85°, mieux entre 30° et 60°, mieux entre 40° et 50°, par exemple de l’ordre de 45°. Au moins la moitié, mieux au moins les deux-tiers, notamment toutes les ouvertures peuvent être disposées en forme de V de même demi-angle au sommet. Les ouvertures peuvent être disposées en forme de V tronqué de demi-angle au sommet compris entre 5 ° et 85°, mieux entre 30 ° et 60 °, mieux entre 40° et 50°, par exemple de l’ordre de 45°. Au moins la moitié, mieux au moins les deux-tiers, notamment toutes les ouvertures peuvent être disposées en forme de V tronqué de même demi-angle au sommet. De préférence, les ouvertures peuvent être alternativement disposées en forme de V et en forme de V tronqué dans la direction circonférentielle de la machine.
Le fluide issu du carter peut s’écouler à travers les ouvertures par gravité. En revanche, la majorité du fluide de refroidissement issu du rotor ne peut pas remonter à travers les ouvertures. Cette orientation particulière des ouvertures permet donc de faciliter l’écoulement du fluide de refroidissement issu du carter et de limiter l’écoulement du fluide de refroidissement issu du rotor vers la paroi interne du carter.
Les ouvertures peuvent avoir sur la surface interne et/ou sur la surface externe une superficie par ouverture comprise entre 5 et 350 mm2, mieux entre 10 et 250 mm2, mieux entre 15 et 150 mm2, par exemple de l’ordre de 20 mm2.
Les ouvertures peuvent avoir selon l’axe longitudinal X de la machine une longueur comprise entre 2 et 50 mm, mieux entre 12 et 40 mm, par exemple de l’ordre de 22 mm.
La distance entre deux ouvertures adjacentes sur la surface interne et/ou externe du dispositif de guidage peut être constante. La distance sur la surface interne et/ou externe du dispositif de guidage entre deux ouvertures ayant des axes d’élongations de même inclinaison peut être constante. La distance entre les ouvertures sur la surface interne et/ou externe du dispositif de guidage peut être variable.
La distance entre deux ouvertures sur la surface externe du dispositif de guidage peut être égale à la distance entre deux ouvertures sur la surface interne. En variante, la distance entre deux ouvertures sur la surface externe du dispositif de guidage peut être inférieure à la distance entre deux ouvertures sur la surface interne. En variante encore, la distance entre deux ouvertures sur la surface externe du dispositif de guidage peut être supérieure à la distance entre deux ouvertures sur la surface interne.
Deux ouvertures adjacentes sur la surface externe peuvent être distantes dans une direction circonférentielle d’au plus 100 mm, mieux d’au plus 60 mm, mieux d’au plus 30 mm, mieux d’au plus 20 mm. Deux ouvertures adjacentes sur la surface externe peuvent être distantes dans une direction circonférentielle d’au moins 1 mm, mieux d’au moins 2 mm, mieux d’au moins 3 mm. Par exemple deux ouvertures adjacentes sur la surface externe peuvent être distantes dans une direction circonférentielle d’une distance de l’ordre de 4 mm ou 8 mm.
Deux ouvertures adjacentes sur la surface interne peuvent être distantes dans une direction circonférentielle d’au plus 100 mm, mieux d’au plus 60 mm, mieux d’au plus 30 mm, mieux d’au plus 20 mm. Deux ouvertures adjacentes sur la surface interne peuvent être distantes dans une direction circonférentielle d’au moins 0 mm mieux d’au moins 1 mm, mieux d’au moins 2 mm, mieux d’au moins 3 mm. Par exemple deux ouvertures adjacentes sur la surface interne peuvent être distantes dans une direction circonférentielle d’une distance de l’ordre de 0 ou 4 mm. Sur la surface interne, deux ouvertures peuvent se rejoindre et former une unique ouverture, notamment au niveau de la pointe du V formé par deux ouvertures adjacentes ayant des axes d’élongation d’inclinaison différente.
La surface totale du dispositif de guidage qui comporte des ouvertures, sans compter la surface des ouvertures, peut être comprise entre 0 et 46000 mm2, mieux entre 2000 et 33000 mm2, mieux entre 4000 et 20000 mm2, mieux entre 6000 et 15000 mm2, mieux entre 7000 et 10000 mm2, par exemple de l’ordre de 7700 mm2 ou 9000 mm2.
Le dispositif de guidage peut comporter une partie tronconique coaxiale avec l’axe longitudinal X de la machine et orientée vers les têtes de bobines.
La partie tronconique du dispositif de guidage peut être disposée longitudinalement au-delà des têtes de bobines quand on s’éloigne de la masse statorique. Par exemple, la partie tronconique du dispositif de guidage peut être disposée longitudinalement à gauche ou à droite des têtes de bobines.
En variante, la partie tronconique du dispositif de guidage peut être disposée au moins partiellement, mieux totalement, au-dessus des têtes de bobines.
La partie tronconique du dispositif de guidage peut s’évaser lorsqu’on s’éloigne longitudinalement des têtes de bobines vers l’extérieur de la machine.
En variante, elle peut se rapprocher de l’axe longitudinal X de la machine lorsqu’on s’éloigne longitudinalement des têtes de bobines vers l’extérieur de la machine.
La surface extérieure de la partie tronconique peut présenter une inclinaison comprise entre 5 et 85°, mieux entre 10 et 60°, mieux entre 15 et 45°, par exemple de l’ordre de 30° par rapport à l’axe longitudinal X de la machine dans un plan contenant l’axe longitudinal X de la machine.
Le dispositif de guidage peut également comporter une paroi horizontale. Des ouvertures peuvent être ménagées dans la paroi horizontale. Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de guidage peut comporter une paroi horizontale et une partie tronconique.
Le dispositif de guidage peut comporter au moins une paroi verticale s’étendant depuis la paroi interne du carter vers les têtes de bobines. Cette paroi verticale favorise la réorientation du fluide de refroidissement vers les têtes de bobines.
La paroi verticale peut être en contact avec les têtes de bobines du stator.
La hauteur de la paroi verticale dans la direction radiale peut être supérieure ou inférieure à l’écart entre les têtes de bobines et la paroi interne du carter. En variante, la hauteur de la paroi verticale dans la direction radiale peut être égale à l’écart entre les têtes de bobines et la paroi interne du carter.
La paroi verticale peut être disposée radialement à une distance non nulle des têtes de bobines du stator.
L’espace radial entre la paroi verticale et les têtes de bobines facilite l’écoulement du fluide de refroidissement le long de l’axe d’élongation de la machine.
Dans une autre variante de réalisation, le dispositif de guidage peut comporter au moins une partie grillagée. La partie grillagée peut être flexible. En variante elle peut être rigide.
La partie grillagée peut être disposée à une distance d des têtes de bobines du stator. Cette distance d peut être inférieure à 10 mm, mieux inférieur à 5 mm, par exemple de l’ordre de 4 mm. La partie grillagée peut être située à une distance nulle du bobinage du stator, c’est-à-dire être en contact avec le bobinage du stator. Le fait que la partie grillagée soit disposée à une faible distance du bobinage du stator permet d’orienter le fluide de refroidissement par capillarité vers les têtes de bobines. La partie grillagée permet d’attirer par capillarité le fluide de refroidissement provenant du rotor et/ou celui provenant du carter.
La partie grillagée peut présenter une inclinaison comprise entre 0° et 45°, mieux entre 5° et 30°, mieux entre 5° et 20°, par exemple de l’ordre de 10° par rapport à l’axe longitudinal X de la machine dans un plan contenant l’axe longitudinal X de la machine. La partie grillagée peut comporter une extrémité proximale et une extrémité distale. L’extrémité proximale est située plus proche de la masse rotorique que l’extrémité distale. La partie grillagée peut se rapprocher de l’axe longitudinal X de la machine en direction de l’extrémité distale. En variante, la partie grillagée peut s’écarter de l’axe longitudinal X de la machine en direction de l’extrémité distale.
Dans une variante de réalisation, le dispositif de guidage peut comporter des moyens de fixation au carter. Le dispositif de guidage peut ainsi jouer le rôle de bride. Le dispositif de guidage peut ainsi permettre d’assurer le maintien mécanique et la fixation du stator au carter et en plus de réorienter le fluide de refroidissement issu du rotor vers les têtes de bobines.
En variante ou additionnellement, la machine peut comporter, en plus du dispositif de guidage, une bride. La bride peut être en contact avec le dispositif de guidage. En variante, la bride peut être distante du dispositif de guidage.
La bride peut comporter une surface interne et une surface externe et des ouvertures ménagées entre la surface externe et la surface interne et/ou des reliefs sur la face interne.
La bride peut avoir une longueur selon l’axe longitudinal X de la machine d’au moins 2 mm, mieux d’au moins 3 mm, par exemple de l’ordre de 4 mm. La bride peut avoir une longueur selon l’axe longitudinal X de la machine d’au plus 10 mm, mieux d’au plus 5 mm, par exemple de l’ordre de 4 mm. Une telle longueur permet à la bride de s’étendre au- dessus la partie du bobinage qui est proche de l’entrée des encoches. Dans la partie du bobinage qui est proche de l’entrée des encoches, les conducteurs électriques peuvent ne pas comporter de portions torsadées. Par conséquent, le fluide de refroidissement issu du rotor passe plus facilement entre les conducteurs. La présence d’une bride à cette position axiale permet de réorienter ce fluide de refroidissement vers les têtes de bobines et ainsi améliorer le refroidissement de la machine.
La bride peut être réalisée dans l’une des matières suivantes : aluminium, acier, inox, plastique, cette liste n’étant pas limitative.
La machine peut être utilisée comme moteur ou comme générateur. La machine peut être à réluctance. Elle peut constituer un moteur synchrone ou en variante un générateur synchrone. En variante encore, elle constitue une machine asynchrone. La vitesse maximale de rotation de la machine peut être élevée, étant par exemple supérieure à 10 000 tr/min, mieux supérieure à 12 000 tr/min, étant par exemple de l’ordre de 14 000 tr/min à 15 000 tr/min, voire même de 20 000 tr/min ou de 24 000 tr/min ou de 25 000 tr/min. La vitesse maximale de rotation de la machine peut être inférieure à 100 000 tr/min, voire à 60 000 tr/min, voire encore inférieure à 40 000 tr/min, mieux inférieure à 30 000 tr/min.
L’invention peut convenir tout particulièrement pour des machines de forte puissance.
La machine peut comporter un seul rotor intérieur ou, en variante, un rotor intérieur et un rotor extérieur, disposés radialement de part et d’autre du stator et accouplés en rotation.
La machine peut être insérée seule dans un carter ou insérée dans un carter de boite de vitesse. Dans ce cas, elle est insérée dans un carter qui loge également une boîte de vitesse.
Les encoches peuvent être au moins partiellement fermées. Une encoche partiellement fermée permet de ménager une ouverture au niveau de l’entrefer, qui peut servir par exemple à la mise en place des conducteurs électriques pour le remplissage de l’encoche. Une encoche partiellement fermée est notamment ménagée entre deux dents qui comportent chacune des épanouissements polaires au niveau de leur extrémité libre, lesquels viennent fermer l’encoche au moins en partie.
En variante, les encoches peuvent être entièrement fermées. Par « encoche entièrement fermée », on désigne des encoches qui ne sont pas ouvertes radialement vers l’entrefer.
Dans un mode de réalisation, au moins une encoche, voire chaque encoche, peut être continûment fermée du côté de l’entrefer par un pont de matière venu d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche. Toutes les encoches peuvent être fermées du côté de l’entrefer par des ponts de matière fermant les encoches. Les ponts de matière peuvent être venus d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche. La masse statorique est alors dépourvue de découpe entre les dents et les ponts de matière fermant les encoches, et les encoches sont alors continûment fermées du côté de l’entrefer par les ponts de matière venus d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche. En outre, les encoches peuvent également être fermées du côté opposé à l’entrefer par une culasse rapportée ou d’un seul tenant avec les dents. Les encoches ne sont alors pas ouvertes radialement vers l’extérieur. La masse statorique peut être dépourvue de découpe entre les dents et la culasse.
Dans un mode de réalisation, chacune des encoches est de contour continûment fermé. Par « continûment fermé », on entend que les encoches présentent un contour fermé continu lorsqu’elles sont observées en section transversale, prise perpendiculairement à l’axe de rotation de la machine. On peut faire le tour complet de l’encoche sans rencontrer de découpe dans la masse statorique.
Le stator peut comporter des bobines disposées de manière répartie dans les encoches, ayant notamment des conducteurs électriques disposés de manière rangée dans les encoches. Par « réparti », on entend qu’au moins l’une des bobines passe successivement dans deux encoches non adjacentes.
Les conducteurs électriques peuvent ne pas être disposés dans les encoches en vrac mais de manière ordonnée. Ils sont empilés dans les encoches de manière non aléatoire, étant par exemple disposés en rangées de conducteurs électriques alignés. L’empilement des conducteurs électriques est par exemple un empilement selon un réseau hexagonal dans le cas de conducteurs électriques de section transversale circulaire.
Le stator peut comporter des conducteurs électriques logés dans les encoches. Des conducteurs électriques au moins, voir une majorité des conducteurs électriques, peuvent être en forme d'épingles, de U ou de I. L’épingle peut être en forme de U (« U-pin » en anglais) ou droite, étant en forme de I (« I-pin » en anglais).
Les conducteurs électriques peuvent ainsi former un bobinage distribué. Le bobinage peut ne pas être concentré ou bobiné sur dent.
Dans une variante de réalisation, le stator est à bobinage concentré. Le stator peut comporter des dents et des bobines disposées sur les dents. Le stator peut ainsi être bobiné sur dents, autrement dit à bobinage non réparti.
Les dents du stator peuvent comporter des épanouissements polaires. En variante, les dents du stator sont dépourvues d’épanouissements polaires.
Le stator peut comporter une carcasse extérieure entourant la culasse.
Les dents du stator peuvent être réalisées avec un empilage de tôles magnétiques, recouvertes chacune d’une résine isolante, afin de limiter les pertes par courants induits. L’invention a également pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de refroidissement d’une machine électrique tournante telle que décrite ci-dessus, dans lequel on alimente le rotor en fluide de refroidissement, lequel est orienté par le dispositif de guidage vers les têtes de bobines du stator.
De préférence, le fluide de refroidissement peut ne pas être mis sous pression.
Dans l’invention, le fluide de refroidissement peut ne s’écouler que par l’effet de la gravité et par la force centrifuge du rotor. Il peut avantageusement ne pas être nécessaire de mettre le fluide de refroidissement sous pression.
Brève description des dessins
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :
[Fig 1] la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d’une machine électrique tournante selon l’invention,
[Fig 2] la figure 2 est une vue en perspective des pièces de guidage de la machine de la figure 1 ,
[Fig 3] la figure 3 est une vue en perspective, schématique et partielle, de la machine de la figure 1 ,
[Fig 4] la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 d’une variante de réalisation,
[Fig 5] la figure 5 est une vue analogue à la figure 1 d’une variante de réalisation,
[Fig 6] la figure 6 est une vue analogue à la figure 2 de la variante de réalisation de la figure 5,
[Fig 7] la figure 7 est une vue analogue à la figure 1 d’une variante de réalisation,
[Fig 8] la figure 8 est une vue analogue à la figure 2 de la variante de réalisation de la figure 7,
[Fig 9] la figure 9 est une vue de détail en coupe longitudinale d’une variante de réalisation,
[Fig 10] la figure 10 est une vue analogue à la figure 2 de la variante de réalisation de la figure 9,
[Fig 11] la figure 11 est une vue analogue à la figure 9 d’une variante de réalisation, [Fig 12] la figure 12 est une vue analogue à la figure 9 d’une variante de réalisation,
[Fig 13] la figure 13 est une vue analogue à la figure 1 d’une variante de réalisation,
[Fig 14] la figure 14 est une vue analogue à la figure 2 de la variante de la réalisation de la figure 13,
[Fig 15] la figure 15 est une vue analogue à la figure 3 d’une variante de réalisation,
[Fig 16] la figure 16 est une vue de face d’une pièce de guidage selon un autre mode de réalisation de l’invention,
[Fig 17] la figure 17 est une vue de profil de la pièce de guidage de la figure 16, [Fig 18] la figure 18 est une vue analogue à la figure 3 d’une variante de réalisation.
Description détaillée
On a illustré aux figures 1 à 3 un exemple de machine électrique 1 selon l’invention. La machine électrique 1 comporte un rotor 2 et un stator bobiné 3 qui s’étendent suivant un axe longitudinal X. Le rotor 2 comporte un arbre 20 et une masse rotorique 21. Le stator bobiné 3 présente des têtes de bobines 30. Le rotor 2 et le stator 3 sont disposés dans un carter 4.
La machine électrique 1 est alimentée en fluide de refroidissement par le rotor 2. Par exemple, le fluide de refroidissement peut provenir de canaux axiaux positionnés soit dans les tôles du rotor, soit entre les tôles du rotor et l’arbre. En variante, le fluide de refroidissement peut provenir d’un canal ménagé dans l’arbre. La machine électrique comporte également deux flasques 22 disposés aux deux extrémités axiales de la masse rotorique 21. Chaque flasque 22 comporte un ou plusieurs canaux radiaux 220 de distribution de fluide de refroidissement. Ces canaux radiaux 220 sont alimentés en fluide de refroidissement par le rotor. Le fluide de refroidissement est éjecté depuis les flasques 22 vers les têtes de bobines 30 par la force centrifuge lorsque la machine électrique est en fonctionnement. La machine électrique est également alimentée en fluide de refroidissement depuis le carter 4. Le fluide de refroidissement s’écoule à travers des ouvertures 40 vers les têtes de bobines 30 pour les refroidir.
Dans ce mode de réalisation, la machine électrique 1 comporte deux dispositifs de guidage 10 disposés aux deux extrémités axiales de la machine électrique et une bride 11. Les deux dispositifs de guidage 10 sont symétriques l’un de l’autre par rapport à un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X de la machine électrique. Les dispositifs de guidage 10 sont disposés radialement entre les têtes de bobines 30 et le carter 4. La bride 11 est disposée radialement au-dessus des têtes de bobines 30, à une même position sur l’axe longitudinal X de la machine que les flasques 22. La bride 11 participe notamment au maintien mécanique du stator dans le carter.
Les dispositifs de guidage 10 sont disposés au-dessus des têtes de bobines 3. Le dispositif de guidage 10 situé à gauche sur la figure 1 est en contact avec la bride 11. Les dispositifs de guidage 10 sont coaxiaux avec l’axe longitudinal X de la machine électrique.
Comme illustré à la figure 2, les dispositifs de guidage 10 sont entièrement annulaires et comportent une partie cylindrique 105.
Chaque dispositif de guidage 10 comporte une surface interne 100 et une surface externe 101, visibles à la figure 3. Des ouvertures 102 sont ménagées entre la surface interne
100 et la surface externe 101. Les ouvertures 102 sont sensiblement rectangulaires sur les surfaces interne et externe. Les ouvertures 102 sont de section transversale constante. Les ouvertures 102 s’étendent suivant un axe parallèle à l’axe longitudinal X de la machine.
Les ouvertures 102 s’étendent entre les faces externe et interne suivant un axe d’élongation L. Dans l’exemple représenté, les axes d’élongations L de toutes les ouvertures 102 sont orientés dans la même direction oblique par rapport à un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X de la machine. L’axe d’élongation L des ouvertures 102 est incliné par rapport à un plan contenant l’axe longitudinal X de la machine d’un angle Q de l’ordre de 25°. La distance entre deux ouvertures 102 adjacentes sur la surface interne 100 et externe
101 du dispositif de guidage est constante. Dans cet exemple, elle est de l’ordre de 4 mm.
Le fluide de refroidissement distribué depuis le carter 4 s’écoule à travers des orifices 110 ménagés dans la bride 11, puis il s’écoule au travers des ouvertures 102 du dispositif de guidage 10. Ainsi, le dispositif de guidage 10 permet l’écoulement du fluide de refroidissement issu du carter et, notamment grâce à l’inclinaison des ouvertures, empêche la remontée du fluide de refroidissement. Ceci permet de concentrer une plus grande quantité de fluide de refroidissement au niveau des têtes de bobines 30. Le refroidissement de la machine électrique 1 est ainsi amélioré.
Un autre mode de réalisation des dispositifs de guidage 10 est illustré à la figure 4. Dans ce mode de réalisation, le dispositif de guidage 10 est entièrement annulaire. Il comporte une surface interne 100 et une surface externe 101. Des ouvertures 102, 102’ sont ménagées entre la surface interne 100 et la surface externe 101. Les ouvertures 102, 102’ sont de section transversale sensiblement rectangulaire. Les ouvertures 102, 102’ s’étendent suivant un axe parallèle à l’axe longitudinal X de la machine. Une moitié des ouvertures 102 a un axe d’élongation L1 d’une première inclinaison par rapport à un axe radial dans un plan transversal de la machine. Le reste des ouvertures 102’ a un axe d’élongation L2 d’une deuxième inclinaison, opposée à la première, par rapport à un axe radial dans un plan transversal de la machine. Une ouverture 102 ayant un axe d’élongation L1 de première inclinaison est entourée de part et d’autre par des ouvertures 102’ ayant un axe d’élongation L2 de deuxième inclinaison.
Dans l’exemple illustré, les ouvertures 102, 102’ sont alternativement disposées en forme de V et en forme de V tronqué dans la direction circonférentielle de la machine. Les ouvertures disposées en forme de V sont disposées en forme de V de demi-angle au sommet a de l’ordre de 45°. Les ouvertures disposées en forme de V tronqué sont disposées en forme de V tronqué de demi-angle au sommet b de l’ordre de 45°.
Le fluide de refroidissement issu du carter 4 s’écoule à travers des trous 110 ménagés dans la bride 11 puis au travers des ouvertures 102, 102’. La distance entre deux ouvertures 102, 102’ adjacentes sur la surface externe du dispositif de guidage n’est pas constante. La distance entre deux ouvertures 102, 102’ adjacentes sur la surface interne du dispositif de guidage est de l’ordre de 0 mm, lorsque deux ouvertures adjacentes se rejoignent au niveau de la pointe d’un V, ou de l’ordre de 4 mm.
Dans le mode de réalisation des figures 5 et 6, les dispositifs de guidage 10 comportent une partie tronconique 103 coaxiale avec l’axe longitudinal X de la machine. La partie tronconique 103 est disposée longitudinalement au-delà des têtes de bobines 30, c’est- à-dire qu’elle dépasse à droite ou à gauche les têtes de bobines 30. Cette partie tronconique 103 est orientée vers les têtes de bobines et n’est pas en contact avec les têtes de bobines. La partie tronconique 103 du dispositif de guidage s’évase lorsqu’on s’éloigne longitudinalement des têtes de bobines 30 vers l’extérieur de la machine.
Ainsi, le fluide de refroidissement qui est issu du rotor 2 s’écoule le long de la paroi du carter 3 puis le long d’un des dispositifs de guidage 10 pour être redirigé vers les têtes de bobines 30.
D’autre part, le fluide de refroidissement issu du carter 4 tombe sur les têtes de bobines 30. La surface extérieure de la partie tronconique 103 a un angle d’inclinaison i de l’ordre de 30° par rapport à l’axe longitudinal X de la machine dans un plan contenant l’axe longitudinal X de la machine.
Dans le mode de réalisation des figures 7 et 8, les dispositifs de guidage 10 comportent une partie tronconique 103 coaxiale avec l’axe longitudinal X de la machine. La partie tronconique 103 est disposée au-dessus des têtes de bobines 30. Cette partie tronconique 103 est orientée vers les têtes de bobines et n’est pas en contact avec les têtes de bobines. Elle se rapproche de l’axe longitudinal X de la machine lorsqu’on s’éloigne longitudinalement des têtes de bobines vers l’extérieur de la machine. La surface extérieure de la partie tronconique a une inclinaison de l’ordre de 30° par rapport à l’axe longitudinal X de la machine dans un plan contenant l’axe longitudinal X de la machine.
Dans les modes de réalisation des figures 9 à 12, les dispositifs de guidage 10 comportent une paroi verticale 106 qui s’étend depuis la paroi interne du carter 4 vers les têtes de bobines 30. Cette paroi verticale 106 permet de casser le flux de fluide de refroidissement qui s’écoule le long de la paroi interne du carter 4 et qui est issu du rotor et/ou du carter. Ainsi, le flux de fluide de refroidissement est orienté vers les têtes de bobines 30.
Dans les modes de réalisation des figures 9 et 12, la paroi verticale 106 est en contact avec les têtes de bobines 30.
Dans le mode de réalisation de la figure 9, la hauteur h de la paroi verticale 106 dans la direction radiale est égale à l’écart entre les têtes de bobines et la paroi interne du carter.
Dans le mode de réalisation de la figure 12, la hauteur h de la paroi verticale 106 dans la direction radiale est supérieure à l’écart entre les têtes de bobines et la paroi interne du carter. Dans le mode de réalisation de la figure 11, 1a paroi verticale 106 du dispositif de guidage 10 n’est pas en contact avec les têtes de bobines. Cette disposition permet un meilleur écoulement axial du fluide de refroidissement.
Dans le mode de réalisation des figures 13 et 14, les dispositifs de guidage 10 comportent une partie tronconique 103 et une partie cylindrique 105. La partie tronconique 103 est similaire à celle décrite en référence aux figures 5 et 6. La partie cylindrique 105 est similaire à celle décrite en référence aux figures 1 et 2.
Une variante de réalisation est représentée à la figure 15. Dans cette variante, le dispositif de guidage 10 comporte une partie grillagée 107, par exemple une partie grillagée flexible. La partie grillagée 107 est en contact avec les têtes de bobines 30 du stator. La partie grillagée 107 permet d’attirer par capillarité le fluide de refroidissement provenant du rotor et/ou celui provenant du carter 4.
Dans les modes de réalisation des figures 16 à 18, le dispositif de guidage 10 comporte des moyens de fixation 108. Le dispositif de guidage 10 joue alors également le rôle de bride et participe au maintien mécanique de la machine électrique. Le dispositif de guidage 10 comporte sur sa surface interne 100 des nervures 109 s’étendant parallèlement à l’axe longitudinal X de la machine électrique. Ces nervures 109 permettent de casser le flux de fluide de refroidissement issu du rotor pour le réorienter vers les têtes de bobines 30. La partie de la surface interne 100 du dispositif de guidage qui comporte des nervures 109 s’étend sur sensiblement 120° autour de l’axe longitudinal X de la machine électrique 1.
Dans le mode de réalisation de la figure 18, le dispositif de guidage 10 comporte en outre une paroi verticale 106.
Bien entendu l’invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d’être décrits. On peut combiner différemment les éléments qui viennent d’être décrit sur un dispositif de guidage. Par exemple, un dispositif de guidage peut comporter une partie cylindrique avec des ouvertures et une paroi verticale.
Par ailleurs, le rotor associé au stator décrit peut être bobiné, à cage d’écureuil ou à aimants permanents, ou encore à réluctance variable.

Claims

Revendications
1. Machine électrique tournante (1) s’étendant suivant un axe longitudinal X, comportant un rotor (2) et un stator (3) bobiné présentant des têtes de bobines (30), le rotor (2) et le stator (3) étant disposés dans un carter (4) comportant une paroi interne, le rotor (2) comportant au moins un canal de distribution d’un fluide de refroidissement, la machine comportant au moins un dispositif de guidage (10) disposé radialement entre les têtes de bobines du stator et la paroi interne du carter, le dispositif de guidage (10) étant configuré pour orienter le fluide de refroidissement éjecté depuis le rotor, notamment par force centrifuge, sur les têtes de bobines du stator.
2. Machine électrique selon la revendication précédente, comportant en outre une alimentation en fluide de refroidissement par le carter (4), le fluide de refroidissement venant du carter pouvant être orienté vers les têtes de bobines, notamment par gravité, par le dispositif de guidage (10).
3. Machine électrique selon l’une des deux revendications précédentes, le dispositif de guidage (10) étant de forme au moins partiellement annulaire, notamment entièrement annulaire, lorsqu’observé en section transversale, le dispositif de guidage (10) pouvant être coaxial avec un arbre (20) du rotor.
4. Machine électrique selon la revendication précédente, le dispositif de guidage (10) comportant une surface interne (100) et une surface externe (101) et des ouvertures (102) ménagées entre la surface externe et la surface interne et/ou des reliefs (109) sur la face interne.
5. Machine électrique selon la revendication précédente, le ou les reliefs (109) étant des nervures, notamment des nervures s’étendant parallèlement à l’axe longitudinal X de la machine.
6. Machine électrique selon l’une des deux revendications précédentes, les ouvertures (102) s’étendant chacune suivant un axe d’élongation L qui est oblique dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X de la machine.
7. Machine électrique selon la revendication précédente, des axes d’élongations L des ouvertures (102) étant orientés dans la même direction oblique dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X de la machine.
8. Machine électrique selon l’une des deux revendications précédentes, au moins deux ouvertures (102, 102’) comportant des axes d’élongations L orientés dans deux directions différentes obliques dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X de la machine.
9. Machine électrique selon l’une des revendications 4 à 8, les ouvertures (102) ayant sur la surface interne (100) et/ou sur la surface externe (101) une superficie comprise entre 5 et 350 mm2, mieux entre 10 et 250 mm2, mieux entre 15 et 150 mm2, par exemple de l’ordre de 20 mm2.
10. Machine électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, le dispositif de guidage (10) comportant une partie tronconique (103) coaxiale avec l’axe longitudinal X de la machine et orientée vers les têtes de bobines (30).
11. Machine électrique selon la revendication précédente, la surface extérieure de la partie tronconique (103) présentant une inclinaison (i) comprise entre 5 et 85°, mieux entre 10 et 60°, mieux entre 15 et 45°, par exemple de l’ordre de 30° par rapport à l’axe longitudinal X de la machine dans un plan contenant l’axe longitudinal X de la machine.
12. Machine électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, le dispositif de guidage comportant au moins une paroi verticale (106) s’étendant depuis la paroi interne du carter (4) vers les têtes de bobines (30).
13. Machine électrique selon la revendication précédente, la paroi verticale (106) étant en contact avec les têtes de bobines (30) du stator.
14. Machine électrique selon la revendication précédente, la paroi verticale (106) étant disposée radialement à une distance non nulle des têtes de bobines du stator (30).
15. Machine électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, le dispositif de guidage comportant au moins une partie grillagée (107).
16. Machine selon la revendication précédente, la partie grillagée (107) présentant une inclinaison comprise entre 0° et 45°, mieux entre 5° et 30°, mieux entre 5° et 20°, par exemple de l’ordre de 10° par rapport à l’axe longitudinal X de la machine dans un plan contenant l’axe longitudinal X de la machine.
17. Machine selon l’une quelconque des revendications précédentes, le dispositif de guidage (10) comportant des moyens de fixation (108) au carter (4).
18. Procédé de refroidissement d’une machine électrique tournante selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on alimente le rotor (2) en fluide de refroidissement, lequel est orienté par le dispositif de guidage (10) vers les têtes de bobines (30) du stator.
19. Procédé de refroidissement selon la revendication précédente, le fluide de refroidissement n’étant pas mis sous pression.
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