WO2025257085A1 - Ensemble de rotor pour une machine électrique à flux axial, notamment de véhicule automobile, et machine électrique à flux axial le comprenant - Google Patents

Ensemble de rotor pour une machine électrique à flux axial, notamment de véhicule automobile, et machine électrique à flux axial le comprenant

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WO2025257085A1
WO2025257085A1 PCT/EP2025/065928 EP2025065928W WO2025257085A1 WO 2025257085 A1 WO2025257085 A1 WO 2025257085A1 EP 2025065928 W EP2025065928 W EP 2025065928W WO 2025257085 A1 WO2025257085 A1 WO 2025257085A1
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cannulas
primary
shaft
rotor assembly
base
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Cédric LALOS
Nicolas Marchal
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Ampere SAS
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Publication date
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    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil

Definitions

  • Rotor assembly for an axial flux electric machine particularly for motor vehicles, and axial flux electric machine comprising it
  • the invention relates to a rotor assembly for an axial flux electric machine, particularly for a motor vehicle.
  • the invention also relates to an axial flux electric machine comprising such a rotor assembly.
  • the invention further relates to an electric or hybrid vehicle equipped with the rotor assembly and/or the electric machine.
  • Electric or hybrid vehicles typically include at least one electric traction and/or propulsion machine, also called an electric motor, which propels the vehicle.
  • the electric machine comprises, as is known, a rotor with a shaft rotating near a stator. Because the rotor rotates at a high speed, the electric motor tends to heat up during operation and requires a cooling system. This need increases with the vehicle's power requirements.
  • stator In axial flux electric machines, it is known to cool the stator by means of oil. However, in order to limit the energy losses due to the bubbling of the rotor in the oil, the latter is conventionally isolated from an oil circulation zone by means of a sealed membrane bonded to the stator and extending partly into the air gap, i.e. into the space between the stator and the rotor.
  • the invention relates to a rotor assembly for an axial flux electric machine, particularly for a motor vehicle, comprising a disk and a shaft extending along an extension axis on which it is centered.
  • the shaft comprises a bore configured to allow the circulation of a first fluid and a plurality of distribution channels for said fluid, connecting the bore to an external periphery of the shaft.
  • the rotor assembly further comprises:
  • first fluid distribution circuit arranged around the shaft and in fluidic connection with the bore and distribution channels, the distribution circuit comprising a plurality of primary and secondary cannulas configured to allow the circulation of the first fluid respectively to a first space of the electrical machine, arranged on a first side of the rotor disk and to a second space of the electrical machine, arranged on a second side of the disk, opposite the first side;
  • the base and the disc comprising and/or delimiting at least in part the distribution circuit.
  • - is a component made of material comprising the distribution channels and connected to the base;
  • the - comprises a first portion and a second portion, the first portion comprising the distribution channels and being brought and fixed onto the second portion, the second portion of the tree being connected to the base.
  • the base and at least part of the shaft form a single unit, in particular made of a metallic material.
  • the plurality of primary cannulas is at least partially contained within the disc;
  • the plurality of secondary cannulas is at least partly contained within the base.
  • the disc comprises a plurality of grooves delimiting at least partially the distribution circuit
  • the base includes a plurality of grooves delimiting at least part of the distribution circuit.
  • the distribution circuit comprises a plurality of bifurcation points, with at least one pair of cannulas comprising one of the primary cannulas and one of the secondary cannulas being connected to each of said bifurcation points:
  • the base including at least one of the bifurcation points;
  • the disk including at least one of the bifurcation points.
  • Secondary cannulas are defined by at least one secondary diameter, equal to or substantially equal to, and primary cannulas are defined by at least one primary diameter, equal to or substantially equal to, F at least one secondary diameter being equal to or substantially equal to F at least one primary diameter; and/or
  • the plurality of secondary cannulas includes a number of secondary cannulas equal to a number of primary cannulas in the plurality of primary cannulas.
  • the primary outlets of the primary cannulas, opening into the first space are separated from the extension axis by a primary distance, defined along a radial direction from said axis, equal or substantially equal;
  • the invention extends to an axial flux electric machine, in particular for a motor vehicle, comprising a stator, a housing, delimiting an internal volume, and a rotor assembly according to the invention, the shaft extending through the internal volume so that the primary cannulas and the secondary cannulas open into said internal volume.
  • the invention also relates to an arrangement, in particular for a motor vehicle, comprising an electrical machine according to the invention and at least one heat exchanger.
  • the invention finally relates to an electric or hybrid motorized vehicle comprising a rotor assembly and/or an electric machine according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an embodiment of a vehicle equipped with an electric machine according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic cross-sectional representation of an example of an embodiment of a first embodiment of an electrical machine comprising an example of an embodiment of a rotor assembly.
  • Fig. 3 is a schematic cross-sectional representation of the rotor assembly.
  • Fig. 4 is a schematic representation of a shaft of the rotor assembly.
  • Fig. 5 is a schematic cross-sectional representation of the shaft of the rotor assembly.
  • Fig. 6 is a schematic representation of an example of an embodiment of a tree comprising two distinct portions.
  • Fig. 7 is a schematic cross-sectional representation of one of the portions of the tree.
  • Fig. 8 is a schematic perspective representation of the portion of tree illustrated in Fig. 7.
  • Fig. 9 is a schematic top-view representation of the tree illustrated in Fig. 6.
  • Fig. 10 is a schematic representation of a disk mounted on a portion of the shaft.
  • Fig. 11 is a schematic cross-sectional representation of an example of an embodiment of a second embodiment of the electric machine.
  • FIG. 1 schematically illustrates an example of an embodiment of a motor vehicle 1 according to the invention.
  • Vehicle 1 is an electric or hybrid vehicle.
  • vehicle 1 can be of any type, for example, a passenger car, a commercial vehicle, a truck, or a bus.
  • the vehicle 1 in question can be a connected and/or autonomous vehicle.
  • the vehicle 1 is equipped with an axial flux electric machine 2 according to the invention and/or an arrangement comprising said electric machine 2. It is understood, however, that the electric machine 2 may be implemented in a location other than a vehicle 1.
  • the electric machine 2 also referred to as a traction and/or propulsion electric motor, comprises a housing 21 having a plurality of sides delimiting an internal volume 20.
  • the housing 21 is cylindrical or substantially cylindrical with a circular base.
  • “housing” means a structural enclosure or casing, particularly a metallic one.
  • the housing 21 comprises a first side 21a and a second side 21b, delimiting the housing 21 along a first direction 100.
  • the housing 21 also comprises at least one intermediate side 21c, connecting the first side 21a to the second side 21b.
  • the electrical machine 2 comprises a stator 3 and a rotor assembly 4, configured to be movable relative to the stator 3.
  • the rotor assembly 4 comprises a shaft 41 extending along an extension axis 400, here parallel to The first direction 100, and centered on said axis.
  • the shaft 41 is configured to be free to rotate about an axis of rotation, here coinciding with the extension axis 400. It notably has a structure that is at least partially cylindrical, for example with a circular base.
  • the shaft 41 extends through at least a portion of the housing 21 along the first direction 100.
  • the shaft 41 is made of a metallic material such as steel.
  • the term “axial flux electric machine” means that the direction of the generated magnetic flux is aligned parallel to the axis of rotation or the axis of extension 400 of the shaft 4L.
  • the shaft 41 extends, for example, transversely, or even perpendicularly, to the first flank 21a and/or the second flank 21b of the housing 21.
  • the shaft 41 is hollow and includes a bore 42.
  • the shaft 41 is thus suitable for allowing the circulation of a first fluid Fl, in particular an air flow, as detailed below.
  • the bore 42 opens at at least one first end 41a of the shaft 41; that is, it opens to the environment outside the electrical machine 2 at a supply port 43 allowing the first fluid Fl to enter the bore 42.
  • the bore 42 extends over at least a portion of the length of the shaft 41, measured along the first direction 100 between the first end 41a and a second, opposite end 41b of the shaft 4L
  • the rotor assembly 4 also includes a disk 44 carried by the shaft 41 and intended to rotate concurrently with the shaft 4L.
  • the disk 44 includes a star 44a, in particular made of composite material, connected to the shaft 41, in particular to an outer periphery 410 of the shaft 41, and carrying a plurality of magnets 44b.
  • the various magnets 44b are arranged in blocks so as to fit within the shape of a disk 44, or substantially a disk.
  • the stator 3 is disposed within the internal volume 20, at a non-zero distance from the rotor assembly 4.
  • the space separating the stator 3 from the rotor assembly 4 is called the air gap.
  • the internal volume 20 comprises a plurality of distinct air gaps, a first air gap 22a being disposed on one side of the disk 44 of the rotor assembly 4 and a second air gap 22b being disposed on a second side of the disk 44, opposite the first side.
  • the disk 44 of the rotor assembly 4 is thus interposed between the first air gap 22a and the second air gap 22b.
  • the stator 3 comprises an assembly of teeth and coils, not detailed, fixed within the internal volume 20. In this way, the rotor assembly 4 is rotated relative to the stator 3.
  • the rotor assembly 4 further comprises a plurality of distribution channels 5 for the first fluid Fl, connecting the bore 42 to the outer periphery 410 of the shaft 41, a distribution circuit 7 for the first fluid Fl comprising at least a plurality of primary cannulas 71 and cannulas secondary 72, and a base 9 connected to the shaft 41 carrying at least part of the disc 44.
  • the base 9 includes orifices 95 adapted to receive fastening means 10 for the disc 44, configured to keep the disc 44 attached to said base 9.
  • the disc 44 includes orifices 95' adapted to receive the fastening means 10.
  • the distribution channels 5 correspond in particular to bores made in the material of the shaft 41.
  • the distribution channels 5 ensure the natural movement of the first fluid Fl in the electric machine 2, that is to say, without requiring the integration of a pump dedicated to projecting the first fluid Fl towards the internal volume 20 in the vehicle 1 or the arrangement.
  • the rotation of the shaft 41 causes a pumping effect, that is to say, a suction of the first fluid Fl via the bore 42 and said channels, towards the internal volume 20 due to centrifugal force.
  • the distribution channels 5 extend between the bore 42 and the outer periphery 410 of the shaft 4L. They are configured to open into the distribution circuit 7, as further detailed below.
  • the distribution channels 5 thus form galleries cut into the material of the shaft 41, opening into the bore 42 on one side and outside the shaft 41 on the other.
  • the distribution channels 5 are arranged so that different inlets of the first fluid Fl, specific to said channels, are arranged in an internal periphery 411 of the shaft 41, delimiting the bore 42.
  • said inlets are arranged in a circular or substantially circular shape, crossed by at least one common plane, in particular a plane orthogonal to the extension axis 400 of the shaft 41, that is to say, so as to extend all to an equal or substantially equal distance from the supply port 43, said distance being evaluated along the first direction 100.
  • Outlets specific to the different distribution channels 5 are arranged in the outer periphery 410 of the shaft 4L.
  • the outlets are arranged in a circular or substantially circular shape, crossed by at least one common plane, in particular a plane orthogonal to the extension axis 400 of the shaft 41, so as to extend all to the same distance from the supply port 43.
  • the various distribution channels 5 are straight.
  • the distribution channels 5 are distributed around the circumference of the shaft 41, in particular in a regular manner, that is to say, so as to have a regular spacing, in order to allow a homogeneous distribution of the first fluid Fl to the environment external to the shaft, in particular to the internal volume 20 and the distribution circuit 7, during the operation of the electrical machine 2.
  • at least the outlets of the distribution channels 5 are distributed regularly within the outer periphery 410 of the shaft 41.
  • the inputs of the distribution channels 5 are distributed regularly within the inner periphery 411 of the shaft 41 and the outputs are distributed regularly within the outer periphery 410 of the shaft 41, said channels extending for example radially from the bore 42 towards the outer periphery 410 of the shaft 41, and converging towards the extension axis 400.
  • the distribution channels 5 are arranged to extend orthogonally with respect to the extension axis 400.
  • the distribution channels 5 are inclined with respect to the extension axis 400, for example, so as to have an angle of inclination, with respect to the extension axis 400, strictly greater than 90°, for example, less than 160°, or even less than 145°.
  • the outlets of the distribution channels 5, located at the outer periphery 410 of the shaft are further apart than the inlets of said channels, located at the inner periphery 411 of the shaft, with respect to the supply port 43. This arrangement facilitates the flow of the first fluid Fl in the distribution channels 5.
  • the base 9 is connected to the shaft 41 so as to extend transversely, or even orthogonally, to the extension axis 400.
  • the base 9 is configured to support at least part of the disk 44, in particular the star 44a of the disk 44.
  • the base 9 is preferably made of a metallic material, such as steel.
  • at least part of the shaft 41 and the base 9 form a single unit, in particular made of a metallic material.
  • Single unit means that the elements are made of a single piece of material and cannot be separated from one another without resulting in the degradation, or even destruction, of said elements.
  • the shaft 41 is a single piece, that is to say made from material, comprising the distribution channels 5 and connected to the base 9. Such a shaft 41 and the base 9 then form, optionally, an assembly made from material.
  • the shaft 41 comprises a plurality of parts.
  • the shaft 41 comprises a first portion 45 and a second portion 46, the first portion 45 being attached to and fixed onto the second portion 46, for example by welding.
  • the first portion 45 and the second portion 46 of the shaft 41 are arranged one after the other along the extension direction 400.
  • the first portion 45 thus comprises the first end 41a while the second portion 46 comprises the second end 41b.
  • a flat edge of the first portion 45 is configured to be in contact with at least one flat surface of the second portion 46 and/or of the base 9.
  • the first portion 45 of the shaft 41 includes the distribution channels 5 while the second portion 46 is connected to the base 9.
  • the base 9 and the second portion 46 of the shaft 41 form a single unit.
  • the base 9 and the disc 44 comprise and/or delimit at least in part the distribution circuit 7 of the first fluid Fl.
  • the distribution circuit 7 it is understood that the base and/or the disc 44 have a plurality of channels cut into their material adapted to distribute the first fluid Fl from the distribution channels 5.
  • the base 9 and/or the disc 44 have grooves 70 forming at least part of a profile of one or more channels of the distribution circuit 7.
  • the combination and cooperation of the base 9 and the disc 44, the disc 44 and the shaft 41, and/or the base 9 and the shaft 41 contribute to defining the distribution circuit 7 as further detailed below.
  • the distribution circuit 7 is arranged in fluidic connection with the bore 42 and the distribution channels 5, the latter opening into the distribution circuit 7.
  • the distribution circuit 7 extends at least partially opposite the distribution channels 5 of the shaft 41.
  • grooves 70 formed in the disc 44 and/or in the outer periphery 410 of the shaft 41 are arranged opposite the distribution channels 5.
  • the grooves 70 extend parallel to the extension direction 400 of the shaft 41.
  • the various grooves 70 are separated from adjacent grooves 70 by the material of the disc 44 so as to optimize the contact between the disc 44 and the shaft 41 on the one hand, and the disc 44 and the base 9 on the other hand.
  • said grooves 70 are formed in angular sectors of equal dimensions, delimited by half-lines originating from the extension axis of the shaft 41 and extending radially.
  • the grooves 70 are arranged regularly within the disk 44 and/or the shaft 41, that is to say that the spacing separating said grooves 70 is of equal dimension along the circumference of the disk 44 and/or the shaft 41 or that angular sectors delimiting said spacings are equal or substantially equal.
  • the distribution circuit 7 includes at least one groove 70 common to all or part of the distribution channels 5, i.e. extending opposite all or part of said channels, said groove 70 being in an annular shape formed in the disc 44 and surrounding the shaft 41 and/or in an annular shape cut into the outer periphery 410 of the shaft 41.
  • the alternative distribution circuit shapes 7 above apply mutatis mutandis to circuits comprising, additionally or alternatively, channels cut into the disc 44 instead of grooves 70.
  • the primary cannulas 71 and the secondary cannulas 72 are conduits included in the distribution circuit 7, for example obtained by drilling and/or formed by grooves 70, to allow the circulation of the first fluid Fl in different spaces of the internal volume of the electrical machine 2.
  • the primary cannulas 71 are configured to allow the distribution of a part of the flow of first fluid Fl to a first space 23a of the electrical machine 2, disposed on the first side of the rotor disc 44, here located at the level of the first air gap 22a
  • the secondary cannulas 72 are configured to allow the distribution of another part of the flow of first fluid Fl to a second space 23b of the electrical machine 2, disposed on the second side of the rotor disc 44, here located at the level of the second air gap 22b, i.e. opposite the first side.
  • the first space 23a is arranged on one side of the base 9 and the second space 23b is arranged on a second side of the base 9, opposite the first side.
  • the primary cannulas 71 and the secondary cannulas 72 allow the separation of the first fluid Fl at the level of at least one bifurcation point 73, in particular at the level of a plurality of bifurcation points 73.
  • at least one pair formed of a primary cannula 71 and a secondary cannula 72 is associated with each bifurcation point 73 considered, such a principle being able to be repeated all along the circumference of the shaft 41, the disc 44 and/or the base 9.
  • the bifurcation points 73 are preferably located at the base 9 and/or the disc 44.
  • the different pairs of primary cannulas 71 and secondary cannulas 72 ensure the natural movement of the first fluid Fl in the electrical machine 2, i.e. without requiring the integration of a pump dedicated to projecting the first fluid Fl towards the internal volume 20 in the vehicle 1.
  • the rotation of the shaft 41 causes a pumping effect, i.e. an aspiration of the first fluid Fl via the bore 42, the distribution circuit 7 and the different cannulas towards the internal volume 20 due to the centrifugal force.
  • the bifurcation points 73 associated with the different pairs of primary cannulas 71 and secondary cannulas 72 are arranged in a circular or substantially circular shape, crossed by at least one common plane, in particular a plane orthogonal to the extension axis 400 of the shaft 41.
  • said bifurcation points 73 are arranged so as to extend to an equal or substantially equal distance from the first fluid supply orifice 43 Fl, said distance being evaluated along the first direction 100.
  • primary outlets specific to the various primary cannulas 71 are arranged in a circular or substantially circular shape, intersected by at least one common plane, in particular a plane orthogonal to the extension axis 400 of the shaft 41, so as to all extend to the same distance from the first fluid supply port 43 Fl.
  • secondary outlets of the various secondary cannulas 72 are preferably arranged in a circular or substantially circular shape, intersected by at least one common plane distinct from the plane specific to the primary cannulas 71, in particular a plane orthogonal to the extension axis 400 of the shaft 41, so as to all extend to the same distance from the first fluid supply port 43 Fl.
  • the plane comprising the primary outlets is parallel, or substantially parallel, to the plane comprising the secondary outlets and/or to the plane comprising the bifurcation points 73.
  • FIG. 2 to 11 illustrate examples of implementation of different alternative embodiments of the invention.
  • the base 9 includes the bifurcation points 73 of the distribution circuit 7, or the bifurcation points 73 are located at the interface between the disk 44 and the base 9.
  • the shaft 41 comprises a plurality of parts, particularly the first portion 45 and the second portion 46 described previously. It is nevertheless understood that the present embodiment applies mutatis mutandis to a rotor assembly 4 in which the shaft 41 is formed by a single piece of material.
  • the disc 44 and the base comprise the distribution circuit 7.
  • the majority of the distribution circuit 7, i.e., at least 50%, is formed in the base 9.
  • the distribution circuit 7 is formed by a plurality of grooves 70 contained in the base 9 and delimiting, together with the disc 44, the distribution circuit 7.
  • the grooves 70 are formed in a first face 91 of the base 9, configured to be oriented towards the disc 44, in particular the star 44a, when the rotor assembly 4 is assembled.
  • the first face 91 of the base 9 is configured to be in contact with at least one part of a first surface 401 of the disc 44, facing the base 9 and, in this case and without limitation, facing the second space 23b.
  • the first fluid Fl is then able to circulate in the distribution circuit 7 delimited by the base 9, in particular the grooves 70, and the disc 44, in particular its first surface 401.
  • the distribution channels 5 open directly into the grooves 70 in the base 9, i.e., they extend at least partially opposite them.
  • the disk 44 also includes grooves 70, or notches, configured to be arranged in fluidic connection with the distribution channels 5 and with the grooves 70 of the base 9 when the rotor assembly 4 is assembled.
  • the path of the first fluid Fl in the distribution circuit 7 is essentially defined by the base 9, i.e., here by the grooves 70 of the base 9 in cooperation with the first surface 401 of the disk 44.
  • the secondary cannulas 72 extend through the base 9 so as to open into the second space 23a, in particular at a second face 92 of the base 9, opposite the first face 91. They are thus formed by perforations extending between the opposite faces of the base 9.
  • the primary cannulas 71 extend through the disc 44, in particular through the star 44a, in particular so as to open into a second surface 402, opposite the first surface 401, of the disc 44. They are, for example, formed by perforations extending between the opposite surfaces of the disc 44.
  • the primary cannulas 71 extend partly into the base 9.
  • the primary cannula 71 and the secondary cannula 72 of a pair considered extend in particular at least partly opposite each other, on either side of a bifurcation point 73 considered.
  • the primary cannulas 71 and secondary cannulas 72 extend parallel or substantially parallel to the extension axis 400.
  • the primary cannulas 71 and secondary cannulas 72 are inclined relative to an extension plane in which the disc 44 of the rotor assembly 4 extends and/or relative to the extension axis 400, for example, so as to extend towards a distal edge of the disc 44 furthest from the shaft 4L
  • the first fluid Fl thus circulates in the bore 42 and then through the distribution channels 5 towards the distribution circuit 7.
  • the position of the distribution channels 5 shown is not limiting, as they can be positioned more or less far from the shaft's supply port. 41 while remaining, preferably, arranged in the same circular shape.
  • the first fluid Fl then circulates in the distribution circuit 7 included, optionally, at the interface between the disc 44 and the outer periphery 410 of the shaft 41, and, essentially, at the interface between the disc 44 and the base 9.
  • the flow of the first fluid Fl reaches one of the bifurcation points 73, it is divided so as to circulate towards the first space 23a through the various primary cannulas 71 and towards the second space through the various secondary cannulas 72.
  • the distribution circuit 7 is at least partly, or even essentially, formed by grooves 70 included in the disc 44, in particular the star 44a instead of the base 9 as described above.
  • at least part of said grooves 70 are included at the level of the first surface 401, configured to face the base 9.
  • the shaft 41 is formed by a part made of material. It is nevertheless understood that the present embodiment applies mutatis mutandis to a shaft 41 comprising a first portion 45 and a second portion 46 as described above.
  • the base 9 lacks the grooves 70 defining the distribution circuit 7 intended for the circulation of the first fluid Fl, said grooves 70 being formed here in the disc 44.
  • the distribution circuit 7 thus comprises conduits formed by the combination of the grooves 70 of the disc 44 and the first face 91 of the base 9.
  • Such a principle advantageously reinforces the structure of the base 9 supporting the disc 9.
  • the bifurcation points 73 are located in the disc 44 and/or at the interface between the disc 44 and the base 9.
  • the positions of the primary cannulas 71 and the secondary cannulas 72 are similar to those described above with reference to the first embodiment.
  • the distribution circuit 7 is formed by grooves 70 in the disc 44, in particular the star 44a, specifically the first surface 401 of the disc 44, and in the base 9, specifically the first face 91 of the base 9, the grooves 70 in the disc 44 extending at least partially opposite the grooves 70 in the base 9.
  • This principle advantageously limits the depth of the grooves 70 formed compared to the first and second embodiments. It is understood that the preceding description applies mutatis mutandis.
  • the bifurcation points 73 are located at the interface between the disc 44 and the base 9, and the shaft 41 can be made in one or more parts.
  • the primary cannulas 71 are defined by at least one primary diameter, equal to or substantially equal to within the plurality of primary cannulas 71.
  • Such a principle ensures the homogeneity of distribution of the first fluid Fl in the first space 23a at the different outlets of the primary cannulas 71.
  • the secondary cannulas 72 are defined by at least one secondary diameter, equal or substantially equal within the plurality of secondary cannulas 72.
  • the primary diameter specific to the primary cannulas 71 and the secondary diameter specific to the secondary cannulas 72 are equal or substantially equal.
  • a width and/or depth of conduits of a part of the distribution circuit 7, in particular of grooves 70, arranged upstream of the primary cannulas 71 and of the secondary cannulas 72 according to the direction of flow of the first fluid Fl, is greater than or equal to the primary diameter and the secondary diameter.
  • the plurality of secondary cannulas 72 comprises a number kn2 of secondary cannulas 72, while the plurality of primary cannulas 71 comprises a number knl of primary cannulas 71.
  • the plurality of secondary cannulas 72 comprises a number kn2 of secondary cannulas 72 equal to a number knl of primary cannulas 71 of the plurality of primary cannulas 71.
  • the rotor assembly 4 comprises as many primary cannulas 71 as secondary cannulas 72, and each bifurcation point 73 is associated with a pair comprising a primary cannula 71 and a secondary cannula 72.
  • the rotor assembly 4 is specifically configured so that the pumping effect enabling the aspiration of air towards the first space 23a and the second space 23b by centrifugal force is balanced on each side of the disc 44.
  • the various primary outlets of the primary cannulas 71, opening into the first space 23a are separated from the extension axis 400 by a primary distance Dk1, defined along a radial direction from said axis, equal or substantially equal to this distance.
  • the various secondary outlets of the secondary cannulas 72, opening into the second space 23b, are separated from the extension axis 400 by a secondary distance Dk2, defined along a radial direction from said axis, equal or substantially equal to this distance.
  • the primary distance Dkl and the secondary distance Dk2 are equal or substantially equal.
  • the axial flow electric machine 2 is configured to allow the circulation of the first fluid Fl and a second fluid F2, separate from the first fluid Fl.
  • the first fluid Fl and the second fluid F2 circulate respectively through a first circuit Cl and a second circuit C2, separate from each other.
  • the first fluid Fl and the second fluid F2 are thus not in direct contact with each other or mixed.
  • the second fluid F2 is an oil.
  • the first circuit Cl includes, for example, a first heat exchanger HX1, notably intended for managing at least one component of the vehicle 1, such as an electric battery and/or a power electronics component.
  • the first circuit Cl includes, in particular, at least one recirculation or redirection line for a portion of an airflow passing through the first heat exchanger HX1, intended to form the first fluid FL.
  • the first circuit Cl may advantageously be without a pump intended to move the first fluid Fl, the primary cannulas 71 and secondary cannulas 6 being suitable for drawing the first fluid Fl into the internal volume 20 of the electric machine 2 as described above.
  • the second circuit C2 optionally includes a second heat exchanger HX2, located at the front of the vehicle 1 and capable of providing heat exchange between the second fluid F2, for example a coolant, and an outside airflow or a separate coolant, such as water or glycol water.
  • a second heat exchanger HX2 located at the front of the vehicle 1 and capable of providing heat exchange between the second fluid F2, for example a coolant, and an outside airflow or a separate coolant, such as water or glycol water.
  • the vehicle 1 thus optionally comprises an arrangement including the rotor assembly 4 and/or the electric machine 2 described above, as well as at least one heat exchanger, in particular at least the first heat exchanger HX1.
  • such an arrangement further comprises the first circuit Cl, extending at least between F, at least one heat exchanger, here the first heat exchanger HX1, and the rotor assembly 4.
  • the arrangement includes the second circuit C2, configured to allow the circulation of the second fluid F2, and the second heat exchanger HX2.
  • the electrical machine 2 includes in particular at least one sealing membrane 8 arranged in so as to delimit at least one primary compartment 24 and at least one secondary compartment 25.
  • the sealing membrane 8 can be fixed to the housing 21 and/or the stator 3, for example by means of an adhesive, in order to limit the bulk generated within the internal volume 20.
  • the electrical machine 2 may include a plurality of sealing membranes 8. The sealing membrane 8 is arranged so as to separate the rotor assembly 4 from all or part of the stator assembly 3.
  • a first membrane 8 extends at the level of the first air gap 22a, so as to separate the first space 23a from the stator 3
  • a second membrane 8 extends at the level of the second air gap 22b, so as to separate the second space 23b from the stator 3.
  • the primary compartment 24 is arranged within the internal volume 20 so as to include all or part of the stator 3 and is adapted to allow the circulation of the second fluid F2 in order to enable the thermal management of said stator 3, particularly its cooling.
  • the housing 21 includes at least one inlet for the second fluid F2 and one outlet for the second fluid F2, not shown, respectively ensuring the supply and discharge of said fluid into the primary compartment 24.
  • a supply hole and a discharge hole for the second fluid F2, not detailed are arranged in one of the sides, in particular the first side 21a or the second side 21b, of the housing 21.
  • the secondary compartment 25 delimits, for its part, a compartment in which the rotor assembly 4 extends at least in part, in particular at least part of the shaft 41 and the disc 44.
  • the first fluid Fl thus makes it possible to ensure the thermal management, in particular the cooling, of the rotor assembly 4, in particular of the various magnets 44b which it comprises in parallel with the thermal management of the stator 4.
  • the first fluid Fl circulates in the first circuit Cl.
  • the first fluid Fl is cooled at the first heat exchanger HX1, then sent to the internal volume 20 of the electric machine 2.
  • the first fluid Fl enters the shaft 41 through the supply port 43 and passes through the bore 42, the distribution channels 5 and the distribution circuit 7 as described above.
  • Part of the first fluid flow Fl is sent to the first space 23a via the plurality of primary cannulas 71, while the other part of said flow is sent to the second space 23b via the secondary cannulas 72.
  • Centrifugal force draws the first fluid Fl towards the sides of the housing 21, in particular here towards at least one intermediate side 21c, thus moving it away from the shaft 41.
  • This principle advantageously eliminates the need to integrate a pump into the first circuit Cl.
  • the first fluid Fl thus passing to contact of the magnets 44b of the rotor assembly 4, captures at least some of their heat and allows them to cool down.
  • the first fluid Fl circulates in contact with it and advantageously absorbs some of its heat, allowing it to cool down.
  • the first heated fluid Fl can then be discharged from the casing 21, for example via a discharge channel, not shown, included in one of the sides of the casing 21, for example the intermediate side 21c.
  • the first fluid Fl is then directed to the environment external to the electrical machine 2.
  • the second fluid F2 When the second fluid F2 also circulates in the electric machine 2, as described above, the second fluid F2 is brought into the internal volume 20, specifically into the primary compartment, through at least the supply hole (not shown) located in one of the sides of the housing 21, for example, the first side 21a and/or the second side 21b.
  • the second fluid F2 circulates in the primary compartment 24 and absorbs heat from the stator 3, for example, from the teeth and coils forming it, thus allowing its cooling.
  • the second fluid F2 is then discharged through the discharge hole (not shown), which is, for example, located in one of the sides of the housing 21 of the electric machine 2.
  • the second fluid F2 can then, for example, be returned to the second heat exchanger HX2, where it releases heat to the cooling fluid, allowing its cooling before it is returned to the internal volume 20 of the housing 21.
  • the shaft 41 comprises a plurality of feed ports 43, the feed port 43 described above, located at the first end 41a of the shaft 41, thus forming a first feed port, while a second feed port is included at the second end 41b of the shaft 41, opposite the first end 41a. It is understood that the above description applies mutatis mutandis to the present embodiment.
  • the invention thus provides a rotor assembly and an electric machine for injecting a fluid, in particular an airflow, into an internal volume of the electric machine in order to allow for the simple and economical thermal management of said rotor.
  • the invention advantageously allows for the injection of an adequate, homogeneous airflow within a given space and a homogeneous flow on both sides of the rotor assembly's disk, ensuring a balance of fluid flow rates in the various air gaps of the electric machine.
  • the fluid supply can thus be achieved by the rotor assembly and can be adapted to various electric machine architectures.
  • the invention eliminates the need to integrate a pump to move the fluid towards the internal volume of the electric machine.

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Abstract

Titre : Ensemble de rotor pour une machine électrique à flux axial, notamment de véhicule automobile, et machine électrique à flux axial le comprenant Ensemble de rotor (4) pour une machine électrique (2) à flux axial comprenant un disque (44), un arbre (41) comprenant un alésage (42), des canaux de distribution (5) d'un fluide, une embase (9) reliée à l'arbre (41) et portant le disque (44), l'ensemble de rotor (4) comprenant un circuit de distribution (7) configuré pour permettre la circulation du fluide vers des espaces disposés de part et d'autre du disque (44)

Description

Description
Titre de l’invention : Ensemble de rotor pour une machine électrique à flux axial, notamment de véhicule automobile, et machine électrique à flux axial le comprenant
[0001] L’invention concerne un ensemble de rotor pour une machine électrique à flux axial, notamment de véhicule automobile. L’invention concerne également une machine électrique à flux axial comprenant un tel ensemble de rotor. L’invention porte encore sur un véhicule à motorisation électrique ou hybride équipé de l’ensemble de rotor et/ ou de la machine électrique.
[0002] Les véhicules à motorisation électrique ou hybride comprennent classiquement au moins une machine électrique de traction et/ou de propulsion, aussi qualifiée de moteur électrique, permettant de déplacer le véhicule. La machine électrique comprend, de manière connue, un rotor comprenant un arbre et tournant à proximité d’un stator. Le rotor se déplaçant à une vitesse de rotation élevée, le moteur électrique tend à s’échauffer au cours de son fonctionnement et requiert la mise en place d’un système de refroidissement. Une telle nécessité augmente d’autant plus avec les besoins de puissance du véhicule.
[0003] Dans les machines électriques à flux axial, il est connu de refroidir le stator au moyen d’une huile. Néanmoins, afin de limiter les pertes énergétiques liées au barbotage du rotor dans l’huile, ce dernier est classiquement isolé d’une zone de circulation de l’huile par l’intermédiaire d’une membrane étanche collée sur le stator et s’étendant en partie dans l’entrefer, c’est-à-dire dans l’espace présent entre le stator et le rotor.
[0004] Pour les machines électriques à flux axial les plus puissantes, dites hautes performances, permettant de délivrer des puissances de l’ordre d’une centaine de kilowatts, il est également nécessaire d’évacuer des calories du rotor, en particulier au niveau de blocs d’aimants formant un disque au sein du rotor. En effet, à vitesse de rotation élevée, notamment de l’ordre de 10 000 rpm, le disque génère un important cisaillement d’air au niveau de l’entrefer, ce qui tend à échauffer ledit disque ainsi que la membrane disposée à proximité. Il est donc essentiel de pouvoir assurer le refroidissement du rotor, d’une part afin de réduire les pertes énergétiques et d’autre part afin de préserver l’intégrité de la fixation de la membrane étanche.
[0005] Classiquement, il est connu d’intégrer à la machine électrique un circuit d’un flux d’air traversant au moins en partie le rotor propulsé dans la machine électrique par l’intermédiaire d’un circuit comprenant notamment une pompe à air. Une telle solution présente néanmoins l’inconvénient d’être fortement encombrante et de ne pas permettre un refroidissement homogène du rotor. [0006] La présente invention s’inscrit dans ce contexte et vise à fournir une alternative aux machines électriques à flux axial connues permettant d’assurer la gestion thermique du rotor de manière à en optimiser l’homogénéité de refroidissement. L’invention vise également à limiter l’encombrement mis en œuvre afin d’assurer une telle gestion thermique.
[0007] L’invention porte sur un ensemble de rotor pour une machine électrique à flux axial, notamment de véhicule automobile, comprenant un disque et un arbre s’étendant le long d’un axe d’extension sur lequel il est centré, l’arbre comprenant un alésage, configuré pour permettre la circulation d’un premier fluide, et une pluralité de canaux de distribution dudit fluide, reliant l’alésage à une périphérie externe de l’arbre. L’ensemble de rotor comprend, en outre :
- une embase reliée à l’arbre de sorte à s’étendre transversalement, voire orthogonalement, à l’axe d’extension et portant le disque ;
- un circuit de distribution du premier fluide disposé autour de l’arbre et en connexion fluidique avec l’alésage et les canaux de distribution, le circuit de distribution comprenant une pluralité de canules primaires et de canules secondaires configurées pour permettre la circulation du premier fluide respectivement vers un premier espace de la machine électrique, disposé d’un premier côté du disque du rotor et vers un deuxième espace de la machine électrique, disposé d’un deuxième côté du disque, opposé au premier côté;
- l’embase et le disque comprenant et/ou délimitant au moins en partie le circuit de distribution.
[0008] Notamment, l’arbre :
- est une pièce venue de matière comprenant les canaux de distribution et reliée à l’embase ; ou
- comprend une première portion et une deuxième portion, la première portion comprenant les canaux de distribution et étant rapportée et fixée sur la deuxième portion, la deuxième portion de l’arbre étant reliée à l’embase.
[0009] Optionnellement, l’embase et au moins une partie de l’arbre forment un ensemble monobloc, notamment réalisé dans un matériau métallique.
[0010] De manière optionnelle :
- la pluralité de canules primaires est au moins en partie comprise dans le disque ; et/ou
- la pluralité de canules secondaires est au moins en partie comprise dans l’embase.
[0011] Selon des exemples de réalisation :
- le disque comprend une pluralité de rainures délimitant au moins en partie le circuit de distribution ; et/ou
- l’embase comprend une pluralité de rainures délimitant au moins en partie le circuit de distribution. [0012] Notamment, le circuit de distribution comprend une pluralité de points de bifurcation, au moins une paire de canules comprenant l’une des canules primaires et l’une des canules secondaires étant reliée à chacun desdits points de bifurcation :
- l’embase comprenant au moins l’un des points de bifurcation ; et/ou
- le disque comprenant au moins l’un des points de bifurcation.
[0013] De manière optionnelle :
- les canules secondaires sont définies par au moins un diamètre secondaire, égal ou sensiblement égal, et les canules primaires sont définies par au moins un diamètre primaire, égal ou sensiblement égal, F au moins un diamètre secondaire étant égal ou sensiblement égal à F au moins un diamètre primaire ; et/ou
- la pluralité de canules secondaires comprend un nombre de canules secondaires égal à un nombre de canules primaires de la pluralité de canules primaires.
[0014] Optionnellement :
- des sorties primaires des canules primaires, débouchant dans le premier espace, sont séparées de l’axe d’extension par une distance primaire, définie le long d’une direction radiale issue dudit axe, égale ou sensiblement égale ;
- des sorties secondaires des canules secondaires, débouchant dans le deuxième espace, sont séparées de l’axe d’extension par une distance secondaire, définie le long d’une direction radiale issue dudit axe, égale ou sensiblement égale ;
- la distance primaire et la distance secondaire étant égales ou sensiblement égales. [0015] L’invention s’étend à une machine électrique à flux axial, notamment pour un véhicule automobile, comprenant un stator, un carter, délimitant un volume interne, et un ensemble de rotor selon l’invention, l’arbre s’étendant à travers le volume interne de sorte que les canules primaires et les canules secondaires débouchent dans ledit volume interne.
[0016] L’invention porte également sur un agencement, notamment pour un véhicule automobile, comprenant une machine électrique selon l’invention et au moins un échangeur thermique.
[0017] L’invention porte enfin sur un véhicule à motorisation électrique ou hybride comprenant un ensemble de rotor et/ou une machine électrique selon l’invention.
[0018] D’autres détails, caractéristiques et avantages ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, à titre indicatif et non limitatif, en relation avec les différents exemples de réalisation illustrés sur les figures suivantes :
[0019] La [Fig.1] est une représentation schématique d’un mode de réalisation d’un véhicule équipé d’une machine électrique selon l’invention.
[0020] La [Fig.2] est une représentation schématique en coupe d’un exemple de réalisation d’un premier mode de réalisation d’une machine électrique comprenant un exemple de réalisation d’un ensemble de rotor. [0021] La [Fig.3] est une représentation schématique en coupe de l’ensemble de rotor.
[0022] La [Fig.4] est une représentation schématique d’un arbre de l’ensemble de rotor.
[0023] La [Fig.5] est une représentation schématique en coupe de l’arbre de l’ensemble de rotor.
[0024] La [Fig.6] est une représentation schématique d’un exemple de réalisation d’un arbre comprenant deux portions distinctes.
[0025] La [Fig.7] est une représentation schématique en coupe de l’une des portions de l’arbre.
[0026] La [Fig.8] est une représentation schématique en perspective de la portion d’arbre illustrée à la [Fig.7].
[0027] La [Fig.9] est une représentation schématique vue de dessus de l’arbre illustré à la [Fig.6],
[0028] La [Fig.10] est une représentation schématique d’un disque monté sur une portion de l’arbre.
[0029] La [Fig.11] est une représentation schématique en coupe d’un exemple de réalisation d’un deuxième mode de réalisation de la machine électrique.
[0030] La [Fig.l] illustre schématiquement un exemple de réalisation d’un véhicule 1 automobile selon l’invention. Le véhicule 1 est un véhicule à motorisation électrique ou hybride. Également, le véhicule 1 peut être de tout type, par exemple un véhicule 1 particulier, utilitaire, un camion ou un bus. Notamment, le véhicule 1 considéré peut être un véhicule connecté et/ou autonome.
[0031] Le véhicule 1 est équipé d’une machine électrique 2 à flux axial selon l’invention et/ ou d’un agencement comprenant ladite machine électrique 2. Il est néanmoins entendu que la machine électrique 2 peut être mise en œuvre ailleurs que dans un véhicule 1. La machine électrique 2, aussi qualifiée de moteur électrique à traction et/ou à propulsion, comprend un carter 21 comportant une pluralité de flancs délimitant un volume interne 20. Par exemple, de manière générale le carter 21 s’inscrit dans une forme cylindrique ou sensiblement cylindrique à base circulaire. On entend ici par « carter » un boîtier ou une enveloppe structurelle, notamment métallique. De manière non limitative, le carter 21 comprend un premier flanc 21a et un deuxième flanc 21b, délimitant le carter 21 le long d’une première direction 100. Également, le carter 21 comprend au moins un flanc intermédiaire 21c, reliant le premier flanc 21a au deuxième flanc 21b.
[0032] Il est entendu que dans l’ensemble de la présente description, les termes « premier », « deuxième », « primaire », « secondaire » ont vocation à distinguer des éléments similaires et non à établir une hiérarchie d’importance.
[0033] La machine électrique 2 comprend un stator 3 et un ensemble de rotor 4, configuré pour être mobile relativement au stator 3. De manière connue, l’ensemble de rotor 4 comprend un arbre 41 s’étendant le long d’un axe d’extension 400, ici parallèle à la première direction 100, et centré sur ledit axe. L’arbre 41 est configuré pour être mobile en rotation autour d’un axe de rotation, ici confondu avec l’axe d’extension 400. Il présente notamment une structure au moins en partie cylindrique, par exemple à base circulaire. L’arbre 41 s’étend à travers au moins une partie du carter 21 le long de la première direction 100. Notamment, l’arbre 41 est réalisé dans un matériau métallique tel que de l’acier.
[0034] On entend ainsi par « machine électrique à flux axial » que la direction du flux magnétique généré est alignée parallèlement à l'axe de rotation ou à l’axe d’extension 400 de l’arbre 4L L’arbre 41 s’étend, par exemple, transversalement, voire perpendiculairement, au premier flanc 21a et/ou au deuxième flanc 21b du carter 21. Particulièrement, l’arbre 41 est creux et comprend un alésage 42. L’arbre 41 est ainsi apte à permettre la circulation d’un premier fluide Fl, notamment d’un flux d’air, tel que davantage détaillé ci- après. L’alésage 42 débouche au niveau d’au moins une première extrémité 41a de l’arbre 41, c’est-à-dire qu’il s’ouvre vers l’environnement extérieur à la machine électrique 2 au niveau d’un orifice d’alimentation 43 permettant l’entrée du premier fluide Fl dans l’alésage 42. L’alésage 42 s’étend sur au moins une partie d’une longueur de l’arbre 41, mesurée le long de la première direction 100 entre la première extrémité 41a et une deuxième extrémité 41b, opposée, de l’arbre 4L
[0035] L’ensemble de rotor 4 comprend également un disque 44 porté par l’arbre 41 et destiné à se déplacer en rotation concomitamment à l’arbre 4L De manière classique, le disque 44 comprend une étoile 44a, notamment en matériau composite, reliée à l’arbre 41, notamment à une périphérie externe 410 de l’arbre 41, et portant une pluralité d’aimants 44b. Les différents aimants 44b sont notamment agencés en blocs de sorte à s’inscrire dans la forme de disque 44, ou sensiblement de disque.
[0036] Le stator 3 est disposé dans le volume interne 20, à distance non nulle de l’ensemble de rotor 4. L’espace séparant le stator 3 de l’ensemble de rotor 4 est qualifié d’entrefer. En l’espèce, le volume interne 20 comprend une pluralité d’entrefers distincts, un premier entrefer 22a étant disposé d’un premier côté du disque 44 de l’ensemble de rotor 4 et un deuxième entrefer 22b étant disposé d’un deuxième côté du disque 44, opposé au premier côté. Le disque 44 de l’ensemble de rotor 4 est ainsi interposé entre le premier entrefer 22a et le deuxième entrefer 22b. De manière connue, le stator 3 comprend un assemblage de dents et de bobines, non détaillées, fixes au sein du volume interne 20. De la sorte, l’ensemble de rotor 4 est déplacé en rotation relativement au stator 3.
[0037] De manière générale, l’ensemble de rotor 4 selon l’invention comprend, en outre, une pluralité de canaux de distribution 5 du premier fluide Fl, reliant l’alésage 42 à la périphérie externe 410 de l’arbre 41, un circuit de distribution 7 du premier fluide Fl comprenant au moins une pluralité de canules primaires 71 et de canules secondaires 72, et une embase 9 reliée à l’arbre 41 portant au moins en partie le disque 44. Notamment, l’embase 9 comprend des orifices 95 aptes à recevoir des moyens de fixation 10 du disque 44, configurés pour maintenir le disque 44 solidaire de ladite embase 9. De même, le disque 44 comprend des orifices 95’ aptes à recevoir les moyens de fixation 10.
[0038] Les canaux de distribution 5 correspondent notamment à des forages réalisés dans la matière de l’arbre 41. Les canaux de distribution 5 permettent d’assurer la mise en mouvement naturelle du premier fluide Fl dans la machine électrique 2, c’est-à-dire sans nécessiter l’intégration d’une pompe dédiée à la projection du premier fluide Fl vers le volume interne 20 dans le véhicule 1 ou l’agencement. La rotation de l’arbre 41 provoque un effet pompe, c’est-à-dire une aspiration du premier fluide Fl par l’intermédiaire de l’alésage 42 et desdits canaux, vers le volume interne 20 du fait de la force centrifuge.
[0039] Les canaux de distribution 5 s’étendent entre l’alésage 42 et la périphérie externe 410 de l’arbre 4L Ils sont configurés pour déboucher dans le circuit de distribution 7, tel que davantage détaillé ci-après. Les canaux de distribution 5 forment ainsi des galeries creusées dans la matière de l’arbre 41 débouchant dans l’alésage 42 d’une part et à l’extérieur de l’arbre 41 d’autre part.
[0040] Les canaux de distribution 5 sont disposés de sorte que différentes entrées du premier fluide Fl, propres auxdits canaux sont disposés dans une périphérie interne 411 de l’arbre 41, délimitant l’alésage 42. En particulier lesdites entrées sont disposées dans une forme circulaire ou sensiblement circulaire, traversée par au moins un plan commun, notamment un plan orthogonal à l’axe d’extension 400 de l’arbre 41, c’est-à- dire de sorte à s’étendre toutes à une distance égale ou sensiblement égale de l’orifice d’alimentation 43, ladite distance étant évaluée le long de la première direction 100.
[0041] Des sorties propres aux différents canaux de distribution 5 sont disposées dans la périphérie externe 410 de l’arbre 4L Notamment, de manière préférentielle, les sorties sont disposées dans une forme circulaire ou sensiblement circulaire, traversée par au moins un plan commun, notamment un plan orthogonal à l’axe d’extension 400 de l’arbre 41, de sorte à s’étendre toutes à une même distance de l’orifice d’alimentation 43.
[0042] De manière optionnelle mais préférentielle, les différents canaux de distribution 5 sont rectilignes. Également, les canaux de distribution 5 sont répartis sur la circonférence de l’arbre 41, notamment de manière régulière, c’est-à-dire de sorte à présenter un espacement régulier, afin de permettre une distribution homogène du premier fluide Fl vers l’environnement extérieur à l’arbre, notamment vers le volume interne 20 et le circuit de distribution 7, lors du fonctionnement de la machine électrique 2. Notamment, au moins les sorties des canaux de distribution 5 sont réparties de manière régulière au sein de la périphérie externe 410 de l’arbre 41. Optionnellement mais préférentiellement, les entrées des canaux de distribution 5 sont réparties de manière régulière au sein de la périphérie interne 411 de l’arbre 41 et les sorties sont réparties de manière régulière au sein de la périphérie externe 410 de l’arbre 41, lesdits canaux s’étendant par exemple radialement depuis l’alésage 42 vers la périphérie externe 410 de l’arbre 41, et convergeant vers l’axe d’extension 400.
[0043] De manière optionnelle mais préférentielle, les canaux de distribution 5 sont disposés de sorte à s’étendre orthogonalement relativement à l’axe d’extension 400. Selon une alternative non représentée, les canaux de distribution 5 sont inclinés relativement à l’axe d’extension 400, par exemple de sorte à présenter un angle d’inclinaison, relativement à l’axe d’extension 400, strictement supérieur à 90°, par exemple inférieur à 160°, voire inférieur à 145°. Notamment, les sorties des canaux de distribution 5, comprises au niveau de la périphérie externe 410 de l’arbre, sont plus distantes que les entrées desdits canaux, comprises dans la périphérie interne 411 de l’arbre, relativement à l’orifice d’alimentation 43. Un tel principe permet de faciliter la circulation du premier fluide Fl dans les canaux de distribution 5.
[0044] L’embase 9 est reliée à l’arbre 41 de sorte à s’étendre transversalement, voire orthogonalement à l’axe d’extension 400. L’embase 9 est configurée pour porter au moins en partie le disque 44, notamment l’étoile 44a du disque 44. A cette fin, afin d’assurer une résistance mécanique adaptée, l’embase 9 est, de manière préférentielle, réalisée dans un matériau métallique, tel que de l’acier. Notamment, tel qu’illustré à la [Fig.l 1] et tel que davantage exposé ci-après en référence aux différents modes de réalisation, au moins une partie de l’arbre 41 et l’embase 9 forment un ensemble monobloc, notamment réalisé dans un matériau métallique. On entend par « monobloc » que lesdits éléments sont venus de matière et ne peuvent être dissociés l’un de l’autre sans résulter en la dégradation, voire la destruction, desdits éléments.
[0045] Selon un exemple de réalisation, illustré à la [Fig.11], l’arbre 41 est une pièce monobloc, c’est-à-dire venue de matière, comprenant les canaux de distribution 5 et relié à l’embase 9. Un tel arbre 41 et l’embase 9 forment alors, optionnellement, un ensemble venu de matière.
[0046] Alternativement, tel qu’illustré aux figures 2 à 10, l’arbre 41 comprend une pluralité de pièces. Notamment, l’arbre 41 comprend une première portion 45 et une deuxième portion 46, la première portion 45 étant rapportée et fixée sur la deuxième portion 46, par exemple par soudage. La première portion 45 et la deuxième portion 46 de l’arbre 41 sont disposées l’une à la suite de l’autre le long de la direction d’extension 400. La première portion 45 comprend ainsi la première extrémité 41a tandis que la deuxième portion 46 comprend la deuxième extrémité 41b. Notamment, un bord plat de la première portion 45 est configuré pour être disposé au contact d’au moins une surface plane de la deuxième portion 46 et/ou de l’embase 9. En l’espèce, selon un exemple de réalisation préférentiel, la première portion 45 de l’arbre 41 comprend les canaux de distribution 5 tandis que la deuxième portion 46 est reliée à l’embase 9. Notamment, préférentiellement, l’embase 9 et la deuxième portion 46 de l’arbre 41 forment un ensemble monobloc.
[0047] Selon l’invention, l’embase 9 et le disque 44 comprennent et/ou délimitent au moins en partie le circuit de distribution 7 du premier fluide Fl. On entend par « comprendre » le circuit de distribution 7 que l’embase et/ou le disque 44 comportent une pluralité de conduites creusées dans leur matière aptes à distribuer le premier fluide Fl issu des canaux de distribution 5. On entend par « délimiter » le circuit de distribution 7 que l’embase 9 et/ou le disque 44 comprennent des rainures 70 formant au moins une partie d’un profil d’une ou plusieurs conduite(s) du circuit de distribution 7. Notamment, la combinaison et la coopération de l’embase 9 et du disque 44, du disque 44 et de l’arbre 41 et/ou de l’embase 9 et de l’arbre 41 participe(nt) à définir le circuit de distribution 7 tel que davantage détaillé ci-après.
[0048] Ee circuit de distribution 7 est disposé en connexion fluidique avec l’alésage 42 et les canaux de distribution 5, ces derniers débouchant dans le circuit de distribution 7. Notamment, le circuit de distribution 7 s’étend au moins en partie en regard des canaux de distribution 5 de l’arbre 41. Par exemple, tel que représenté à la [Fig.11], des rainures 70 formées dans le disque 44 et/ou dans la périphérie externe 410 de l’arbre 41 sont disposées en regard des canaux de distribution 5. En l’espèce et de manière non limitative , les rainures 70 s’étendent parallèlement à la direction d’extension 400 de l’arbre 41. Dans l’exemple illustré, les différentes rainures 70 sont séparées de rainures 70 adjacentes par la matière du disque 44 de sorte à optimiser le contact entre le disque 44 et l’arbre 41 d’une part et le disque 44 et l’embase 9 d’autre part. Notamment, lesdites rainures 70 sont formées dans des secteurs angulaires de dimensions égales, délimités par des demi-droites issues de l’axe d’extension de l’arbre 41 et s’étendant radialement. De manière préférentielle, les rainures 70 sont disposées de manière régulière au sein du disque 44 et/ou de l’arbre 41, c’est- à-dire que l’espacement séparant lesdites rainures 70 est de dimension égale le long de la circonférence du disque 44 et/ou de l’arbre 41 ou que des secteurs angulaires délimitant lesdits espacements sont égaux ou sensiblement égaux.
[0049] Selon une alternative non représentée, le circuit de distribution 7 comprend au moins une rainure 70 commune à tout ou partie des canaux de distribution 5, c’est-à-dire s’étendant en regard de tout ou partie desdits canaux, ladite rainure 70 s’inscrivant dans une forme annulaire formée ans le disque 44 et entourant l’arbre 41 et/ou dans une forme annulaire creusée dans la périphérie externe 410 de l’arbre 41. [0050] Il est entendu que les alternatives de formes de circuit de distribution 7 ci-dessus s’appliquent mutatis mutandis à des circuits comprenant, additionnellement ou alternativement, des conduites creusées dans le disque 44 en lieu de rainures 70.
[0051] Les canules primaires 71 et les canules secondaires 72 sont des conduites comprises dans le circuit de distribution 7, par exemple obtenues par forage et/ou formés par des rainures 70, pour permettre la circulation du premier fluide Fl dans différents espaces du volume interne de la machine électrique 2. Particulièrement, les canules primaires 71 sont configurées pour permettre la distribution d’une partie du flux de premier fluide Fl vers un premier espace 23a de la machine électrique 2, disposé du premier côté du disque 44 du rotor, ici situé au niveau du premier entrefer 22a, tandis que les canules secondaires 72 sont configurées pour permettre la distribution d’une autre partie du flux de premier fluide Fl vers un deuxième espace 23b de la machine électrique 2, disposé du deuxième côté du disque 44 du rotor, ici situé au niveau du deuxième entrefer 22b, c’est-à-dire à l’opposé du premier côté. Par extension, le premier espace 23a est disposé d’un premier côté de l’embase 9 et le deuxième espace 23b est disposé d’un deuxième côté de l’embase 9, opposé au premier côté.
[0052] Les canules primaires 71 et les canules secondaires 72 permettent la séparation du premier fluide Fl au niveau d’au moins un point de bifurcation 73, notamment au niveau d’une pluralité de points de bifurcation 73. Particulièrement, au moins une paire formée d’une canule primaire 71 et d’une canule secondaire 72 est associée à chaque point de bifurcation 73 considéré, un tel principe pouvant être répété tout le long de la circonférence de l’arbre 41, du disque 44 et/ou de l’embase 9.
[0053] Les points de bifurcation 73 sont, de manière préférentielle, disposés au niveau de l’embase 9 et/ou du disque 44. L’alésage 42, les canaux de distribution 5 et au moins une partie du circuit de distribution 7 disposé en amont d’au moins un point de bifurcation 73 considéré, selon un sens de circulation dudit premier fluide Fl, forment ainsi un trajet commun aux différentes portions de premier fluide Fl puis, au niveau dudit point de bifurcation 73, une portion du premier fluide Fl est dirigée vers l’une des canules primaires 71 tandis qu’une autre portion du premier fluide Fl est dirigée vers l’une des canules secondaires 72.
[0054] Les différentes paires de canules primaires 71 et de canules secondaires 72 permettent d’assurer la mise en mouvement naturelle du premier fluide Fl dans la machine électrique 2, c’est-à-dire sans nécessiter l’intégration d’une pompe dédiée à la projection du premier fluide Fl vers le volume interne 20 dans le véhicule 1. La rotation de l’arbre 41 provoque un effet pompe, c’est-à-dire une aspiration du premier fluide Fl par l’intermédiaire de l’alésage 42, du circuit de distribution 7 et des différentes canules vers le volume interne 20 du fait de la force centrifuge. [0055] De manière optionnelle mais préférentielle, les points de bifurcation 73 associés aux différentes paires de canules primaires 71 et de canules secondaires 72 sont disposées dans une forme circulaire ou sensiblement circulaire, traversée par au moins un plan commun, notamment un plan orthogonal à l’axe d’extension 400 de l’arbre 41. Autrement dit, lesdits points de bifurcation 73 sont disposés de sorte à s’étendre à une distance égale ou sensiblement égale de l’orifice d’alimentation 43 en premier fluide Fl, ladite distance étant évaluée le long de la première direction 100.
[0056] De même, de manière optionnelles, des sorties primaires propres aux différents canules primaires 71 sont disposées dans une forme circulaire ou sensiblement circulaire, traversée par au moins un plan commun, notamment un plan orthogonal à l’axe d’extension 400 de l’arbre 41, de sorte à s’étendre toutes à une même distance de l’orifice d’alimentation 43 en premier fluide Fl. Il en va de même pour des sorties secondaires des différentes canules secondaires 72, celles-ci étant préférentiellement disposées dans une forme circulaire ou sensiblement circulaire, traversée par au moins un plan commun distinct du plan propre aux canules primaires 71, notamment un plan orthogonal à l’axe d’extension 400 de l’arbre 41, de sorte à s’étendre toutes à une même distance de l’orifice d’alimentation 43 en premier fluide Fl. Notamment, le plan comprenant les sorties primaires est parallèle, ou sensiblement parallèle, au plan comprenant les sorties secondaires et/ou au plan comprenant les points de bifurcation 73.
[0057] Les figures 2 à 11 illustrent des exemples de mise en œuvre de différents modes de réalisation alternatifs de l’invention.
[0058] Selon un premier mode de réalisation, illustré aux figures 2 à 10, l’embase 9 comprend les points de bifurcation 73 du circuit de distribution 7 ou les points de bifurcation 73 sont disposés à l’interface entre le disque 44 et l’embase 9. A noter que, dans l’exemple illustré, l’arbre 41 comprend une pluralité de pièces, particulièrement la première portion 45 et la deuxième portion 46 décrites précédemment. Il est néanmoins entendu que le présent mode de réalisation s’applique mutatis mutandis à un ensemble de rotor 4 dans lequel l’arbre 41 est formé par une pièce venue de matière.
[0059] Le disque 44 et l’embase comprennent le circuit de distribution 7. Notamment, dans le présent mode de réalisation, l’essentiel du circuit de distribution 7, c’est-à-dire au moins 50%, est formé dans l’embase 9. En l’espèce, le circuit de distribution 7 est formé par une pluralité de rainures 70 comprises dans l’embase 9 et délimitant, avec le disque 44, le circuit de distribution 7. Particulièrement, les rainures 70 sont formées dans une première face 91 de l’embase 9, configurée pour être tournée vers le disque 44, notamment l’étoile 44a, lorsque l’ensemble de rotor 4 est assemblé. En particulier, la première face 91 de l’embase 9 est configurée pour être au contact d’au moins une partie d’une première surface 401 du disque 44, tournée vers l’embase 9 et, en l’espèce et de manière non limitative, tournée vers le deuxième espace 23b. La combinaison des rainures 70 comprises dans l’embase 9 et de la première surface 401 du disque 44, lorsque l’ensemble de rotor 4 est assemblé, définit des conduites de circulation du premier fluide Fl. Le premier fluide Fl est alors apte à circuler dans le circuit de distribution 7 délimité par l’embase 9, notamment les rainures 70, et le disque 44, notamment sa première surface 401.
[0060] Selon un exemple non représenté, les canaux de distribution 5 débouchent directement dans les rainures 70 comprises dans l’embase 9, c’est-à-dire qu’ils s’étendent au moins en partie en regard de celles-ci. Alternativement, tel qu’illustré, le disque 44 comprend également des rainures 70, ou encoches, configurées pour être disposées en connexion fluidique avec les canaux de distribution 5 et avec les rainures 70 de l’embase 9 lorsque l’ensemble de rotor 4 est assemblé. Dans un tel mode de réalisation, la trajectoire du premier fluide Fl dans le circuit de distribution 7 est essentiellement définie par l’embase 9, c’est-à-dire ici par les rainures 70 de l’embase 9 en coopération avec la première surface 401 du disque 44.
[0061] Les canules secondaires 72 s’étendent à travers l’embase 9 de sorte à déboucher dans le deuxième espace 23a, notamment au niveau d’une deuxième face 92 de l’embase 9, opposée à la première face 91. Elles sont ainsi formées par des perforations s’étendant entre les faces opposées de l’embase 9. Les canules primaires 71 s’étendent à travers le disque 44, notamment à travers l’étoile 44a, notamment de sorte à déboucher au niveau d’une deuxième surface 402, opposée à la première surface 401, du disque 44. Elles sont, par exemple, formées par des perforations s’étendant entre les surfaces opposées du disque 44. Optionnellement, les canules primaires 71 s’étendent en partie dans l’embase 9.
[0062] La canule primaire 71 et la canule secondaire 72 d’une paire considéré s’étendent notamment au moins en partie en regard l’une de l’autre, de part et d’autre d’un point de bifurcation 73 considéré.
[0063] Optionnellement, les canules primaires 71 et les canules secondaires 72 s’étendent parallèlement ou sensiblement parallèlement à l’axe d’extension 400. Alternativement, les canules primaires 71 et les canules secondaires 72 sont inclinées relativement à un plan d’extension dans lequel s’étend le disque 44 de l’ensemble de rotor 4 et/ou relativement à l’axe d’extension 400, par exemple de sorte à s’étendre vers un bord distal du disque 44 le plus distant de l’arbre 4L
[0064] Le premier fluide Fl circule ainsi dans l’alésage 42 puis à travers les canaux de distribution 5 vers le circuit de distribution 7. A noter que, dans un tel mode de réalisation, la position des canaux de distribution 5 représenté n’est pas limitative, ceux-ci pouvant être disposé plus ou moins loin de l’orifice d’alimentation de l’arbre 41 tout en restant, préférentiellement, disposés dans une même forme circulaire. Le premier fluide Fl circule ensuite dans le circuit de distribution 7 compris, optionnellement, à l’interface entre le disque 44 et a périphérie externe 410 de l’arbre 41, et, essentiellement, à l’interface entre le disque 44 et l’embase 9. Lorsque le flux de premier fluide Fl atteint l’un des points de bifurcation 73, il est divisé de sorte à circuler vers le premier espace 23a à travers les différentes canules primaires 71 et vers le deuxième espace à travers les différentes canules secondaires 72.
[0065] Selon un deuxième mode de réalisation, illustré à la [Fig.l 1], le circuit de distribution 7 est au moins en partie, voire essentiellement, formé par des rainures 70 comprises dans le disque 44, notamment l’étoile 44a en lieu de l’embase 9 tel que décrit plus haut. Particulièrement, au moins une partie desdites rainures 70 sont comprises au niveau de la première surface 401, configurée pour être tournée vers l’embase 9. La description précédente, faite en référence au premier mode de réalisation, s’applique ici mutatis mutandis. A noter que, dans l’exemple illustré, l’arbre 41 est formé par une pièce venue de matière. Il est néanmoins entendu que le présent mode de réalisation s’applique mutatis mutandis à un arbre 41 comprenant une première portion 45 et une deuxième portion 46 tel que décrit plus haut.
[0066] Dans le présent mode de réalisation, l’embase 9 est dépourvue des rainures 70 définissant le circuit de distribution 7 destinées à la circulation du premier fluide Fl, lesdites rainures 70 étant ici formée dans le disque 44. Le circuit de distribution 7 comprend ainsi des conduites formées par la combinaison des rainures 70 du disque 44 et de la première face 91 de l’embase 9. Un tel principe permet avantageusement de renforcer la structure de l’embase 9 supportant le disque 9. Les points de bifurcation 73 sont compris dans le disque 44 et/ou à l’interface entre le disque 44 et l’embase 9. Les positions des canules primaires 71 et des canules secondaires 72 sont similaires à ce qui a été décrit plus haut en référence au premier mode de réalisation.
[0067] Selon un troisième mode de réalisation, non représenté, le circuit de distribution 7 est formé par des rainures 70 comprises dans le disque 44, notamment l’étoile 44a, en particulier la première surface 401 du disque 44, et dans l’embase 9, notamment la première face 91 de l’embase 9, les rainures 70 comprises dans le disque 44 s’étendant au moins en partie en regard des rainures 70 comprises dans l’embase 9. Un tel principe permet avantageusement de limiter la profondeur des rainures 70 formées par rapport aux premier et deuxième modes de réalisation. Il est entendu que la description précédente s’applique ici mutatis mutandis. Aussi, les points de bifurcation 73 sont disposés à l’interface entre le disque 44 et l’embase 9 et l’arbre 41 peut être réalisé en une ou plusieurs pièce(s).
[0068] Selon un exemple de réalisation, optionnel mais préférentiel, les canules primaires 71 sont définies par au moins un diamètre primaire, égal ou sensiblement égal au sein de la pluralité de canules primaire 71. Un tel principe permet d’assurer l’homogénéité de distribution du premier fluide Fl dans le premier espace 23a au niveau des différentes sorties des canules primaires 71. De même, préférentiellement, les canules secondaires 72 sont définies par au moins un diamètre secondaire, égal ou sensiblement égal au sein de la pluralité de canules secondaires 72. Additionnellement et préférentiellement, afin d’assurer l’homogénéité de débit de fluide entre le premier espace 23a et le deuxième espace 23b, le diamètre primaire propre aux canules primaires 71 et le diamètre secondaire propre aux canules secondaire 72 sont égaux ou sensiblement égaux.
[0069] Notamment, une largeur et/ou une profondeur de conduites d’une partie du circuit de distribution 7, notamment des rainures 70, disposé en amont des canules primaires 71 et des canules secondaires 72 selon le sens de circulation du premier fluide Fl, est supérieur ou égal au diamètre primaire et au diamètre secondaire.
[0070] Optionnellement, de manière alternative ou additionnelle, la pluralité de canules secondaires 72 comprend un nombre kn2 de canules secondaires 72 tandis que la pluralité de canules primaires 71 comprend un nombre knl de canules primaires 71. Tel qu’indiqué plus haut, afin d’assurer une gestion thermique homogène de part et d’autre du disque 44, c’est-à-dire au niveau du premier espace 23a et au niveau du deuxième espace 23b, la pluralité de canules secondaires 72 comprend un nombre kn2 de canules secondaires 72 égal à un nombre knl de canules primaires 71 de la pluralité de canules primaires 71. Dans un tel exemple de réalisation, l’ensemble de rotor 4 comprend autant de canules primaires 71 que de canules secondaires 72 et chaque point de bifurcation 73 est associé à une paire comprenant une canule primaire 71 et une canule secondaire 72.
[0071] Optionnellement encore, afin d’optimiser la gestion thermique de l’ensemble de rotor 4 de part et d’autre du disque 44, l’ensemble de rotor 4 est particulièrement configuré de sorte que l’effet pompe permettant l’aspiration de l’air vers le premier espace 23a et le deuxième espace 23b par force centrifuge est équilibré de chaque côté du disque 44. A cette fin, les différentes sorties primaires des canules primaires 71, débouchant dans le premier espace 23a, sont séparées de l’axe d’extension 400 par une distance primaire Dkl, définie le long d’une direction radiale issue dudit axe, égale ou sensiblement égale. De même, les différentes des sorties secondaires des canules secondaires 72, débouchant dans le deuxième espace 23b, sont séparées de l’axe d’extension 400 par une distance secondaire Dk2, définie le long d’une direction radiale issue dudit axe, égale ou sensiblement égale. En outre, de manière préférentielle, afin d’assurer un équilibre des forces centrifuges permettant l’aspiration du premier fluide Fl vers le volume interne 20, la distance primaire Dkl et la distance secondaire Dk2 sont égales ou sensiblement égales. [0072] Il est entendu que les exemples de distance primaire Dkl et de distance secondaire Dk2 illustrés ne sont en rien limitatifs. Les sorties primaires et les sorties secondaires peuvent ainsi être disposées de sorte à être plus ou moins proches de la périphérie externe 410 de l’arbre 41 par rapport aux exemples illustrés, la force centrifuge exercée augmentant avec la distance.
[0073] De manière optionnelle, indépendamment de l’exemple de réalisation mis en œuvre, la machine électrique 2 à flux axial est configurée pour permettre la circulation du premier fluide Fl et d’un deuxième fluide F2, distincts du premier fluide Fl. Dans le véhicule 1, l’agencement et au sein de la machine électrique 2, le premier fluide Fl et le deuxième fluide F2 circulent respectivement à travers un premier circuit Cl et un deuxième circuit C2, distincts l’un de l’autre. Le premier fluide Fl et le deuxième fluide F2 ne sont ainsi pas en contact direct l’un avec l’autre ou mélangés. Selon un exemple de réalisation préférentiel, le deuxième fluide F2 est une huile.
[0074] Le premier circuit Cl comprend, par exemple, un premier échangeur thermique HX1, notamment destiné à la gestion d’au moins un élément équipant le véhicule 1, tel qu’une batterie électrique et/ou un élément d’électronique de puissance. Le premier circuit Cl comprend notamment au moins une conduite de recirculation ou de redirection d’une partie d’un flux d’air traversant le premier échangeur thermique HX1, destiné à former le premier fluide FL Le premier circuit Cl peut avantageusement être dépourvu de pompe destinée à mettre en œuvre le déplacement du premier fluide Fl, les canules primaires 71 et canules secondaires 6 étant aptes à mettre en œuvre l’aspiration du premier fluide Fl vers le volume interne 20 de la machine électrique 2 tel que décrit plus haut.
[0075] De même, le deuxième circuit C2 comprend, optionnellement, un deuxième échangeur thermique HX2, disposé à l’avant du véhicule 1 et apte à mettre un échange thermique entre le deuxième fluide F2, par exemple un liquide de refroidissement, et un flux d’air extérieur ou un fluide de refroidissement distinct, tel qu’une eau ou une eau glycolée.
[0076] Le véhicule 1 comprend ainsi optionnellement un agencement comprenant l’ensemble de rotor 4 et/ou la machine électrique 2 décrite précédemment ainsi qu’au moins un échangeur thermique, notamment au moins le premier échangeur thermique HX1. Notamment, un tel agencement comprend, en outre, le premier circuit Cl, celui-ci s’étendant au moins entre F au moins un échangeur thermique, ici le premier échangeur thermique HX1, et l’ensemble de rotor 4. Par exemple encore, l’agencement comprend le deuxième circuit C2, configuré pour permettre la circulation du deuxième fluide F2, et le deuxième échangeur thermique HX2.
[0077] Afin de permettre la séparation des premier et deuxième circuits Cl, C2, la machine électrique 2 comprend notamment au moins une membrane 8 d’étanchéité disposée de sorte à délimiter au moins un compartiment primaire 24 et au moins un compartiment secondaire 25. De manière connue, la membrane 8 d’étanchéité peut être fixée sur le carter 21 et/ou le stator 3, par exemple par l’intermédiaire d’une colle afin de limiter l’encombrement généré au sein du volume interne 20. A noter que la machine électrique 2 peut comprendre une pluralité de membranes 8 d’étanchéité. La membrane 8 d’étanchéité est agencée de sorte à séparer l’ensemble de rotor 4 de tout ou partie de l’ensemble stator 3. En l’espèce, une première membrane 8 s’étend au niveau du premier entrefer 22a, de sorte à séparer le premier espace 23a du stator 3, et une deuxième membrane 8 s’étend au niveau du deuxième entrefer 22b, de sorte à séparer le deuxième espace 23b du stator 3.
[0078] Le compartiment primaire 24 est agencé dans le volume interne 20 de sorte à comprendre tout ou partie du stator 3 et est apte à permettre la circulation du deuxième fluide F2 afin de permettre la gestion thermique dudit stator 3, particulièrement son refroidissement. Le carter 21 comprend au moins une entrée du deuxième fluide F2 et une sortie du deuxième fluide F2, non représentées, assurant respectivement l’alimentation et l’évacuation dudit fluide dans le compartiment primaire 24. Par exemple, un trou d’alimentation et un trou d’évacuation du deuxième fluide F2, non détaillés, sont disposés dans l’un des flancs, notamment le premier flanc 21a ou le deuxième flanc 21b, du carter 21.
[0079] Le compartiment secondaire 25 délimite, quant à lui, un compartiment dans lequel s’étend au moins en partie l’ensemble de rotor 4, notamment au moins une partie de l’arbre 41 et le disque 44. Le premier fluide Fl permet ainsi d’assurer la gestion thermique, notamment le refroidissement, de l’ensemble de rotor 4, en particulier des différents aimants 44b qu’il comprend parallèlement à la gestion thermique du stator 4.
[0080] Ainsi, lorsque la machine électrique 2 est en fonctionnement, notamment au sein du véhicule 1, le premier fluide Fl circule dans le premier circuit Cl. Par exemple, le premier fluide Fl est refroidi au niveau du premier échangeur thermique HX1, puis envoyé vers le volume interne 20 de la machine électrique 2. Le premier fluide Fl entre dans l’arbre 41 par l’intermédiaire de l’orifice d’alimentation 43 et passe dans l’alésage 42, les canaux de distribution 5 et le circuit de distribution 7 tel que décrit plus haut. Une partie du flux de premier fluide Fl est envoyée vers le premier espace 23a par l’intermédiaire de la pluralité de canules primaires 71 tandis que l’autre partie dudit flux est envoyée vers le deuxième espace 23b par l’intermédiaire des canules secondaires 72. La force centrifuge aspire le premier fluide Fl vers les flancs du carter 21, en particulier ici vers l’au moins un flanc intermédiaire 21c, l’éloignant ainsi de l’arbre 41. Un tel principe permet avantageusement de s’affranchir de la nécessité d’intégrer une pompe au premier circuit Cl. Le premier fluide Fl, passant ainsi au contact des aimants 44b de l’ensemble de rotor 4, capte au moins une partie de leurs calories et permet leur refroidissement.
[0081] Additionnellement, lorsque la machine électrique 2 comprend au moins une membrane 8, tel que décrit plus haut, le premier fluide Fl circule au contact de celle-ci et capte avantageusement une partie de ses calories, permettant son refroidissement. Le premier fluide Fl alors chauffé peut ensuite être évacué du carter 21, par exemple par l’intermédiaire d’un canal d’évacuation, non représenté, compris dans l’un des flancs du carter 21, par exemple le flanc intermédiaire 21c. Le premier fluide Fl est alors dirigé vers l’environnement extérieur à la machine électrique 2.
[0082] Lorsque le deuxième fluide F2 circule également dans la machine électrique 2, tel que décrit plus haut, le deuxième fluide F2 est amené dans le volume interne 20, notamment dans le compartiment primaire par au moins le trou d’alimentation, non représenté, compris dans l’un des flancs du carter 21, par exemple le premier flanc 21a et/ou le deuxième flanc 21b. Le deuxième fluide F2 circule dans le compartiment primaire 24 et capte des calories du stator 3, par exemple des dents et bobines formant celui-ci, permettant ainsi son refroidissement. Le deuxième fluide F2 est ensuite évacué par l’intermédiaire du trou d’évacuation, non représenté, étant par exemple compris dans l’un des flancs du carter 21 de la machine électrique 2. Le deuxième fluide F2 peut alors, par exemple, être renvoyé vers le deuxième échangeur thermique HX2 au niveau duquel il cède des calories au fluide de refroidissement, permettant son refroidissement avant qu’il ne soit renvoyé vers le volume interne 20 du carter 21.
[0083] Selon un exemple de réalisation alternatif, non représenté, l’arbre 41 comprend une pluralité d’orifices d’alimentation 43, l’orifice d’alimentation 43 décrit précédemment, situé au niveau de la première extrémité 41a de l’arbre 41, formant alors un premier orifice d’alimentation, tandis qu’un deuxième orifice d’alimentation est compris au niveau de la deuxième extrémité 41b de l’arbre 41, opposée à la première extrémité 41a. Il est entendu que la description ci-dessus s’applique mu tatis mutandis au présent mode de réalisation.
[0084] L’invention propose ainsi un ensemble de rotor et une machine électrique permettant d’injecter un fluide, en particulier un flux d’air, dans un volume interne de la machine électrique afin de permettre la gestion thermique dudit rotor de manière simple et économique. L’invention permet avantageusement d’injecter un débit d’air adéquat, homogène au sein d’un espace considéré et homogène de part et d’autre du disque de l’ensemble de rotor en assurant un équilibre des débit de fluide dans les différents entrefers de la machine électrique. L’alimentation en fluide peut ainsi être réalisée par l’ensemble de rotor et peut être adaptée à des architectures variables de machine électrique. L’invention permet, en outre, de s’affranchir de la nécessité d’intégrer une pompe pour mettre en mouvement le fluide vers le volume interne de la machine électrique.
[0085] La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s’étend également à tout moyen ou configuration équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens dans la mesure où ils remplissent in fine les fonctionnalités décrites et illustrées dans le présent document.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Ensemble de rotor (4) pour une machine électrique (2) à flux axial, notamment de véhicule (1) automobile, comprenant un disque (44) et un arbre (41) s’étendant le long d’un axe d’extension (400) sur lequel il est centré, l’arbre (41) comprenant un alésage (42), configuré pour permettre la circulation d’un premier fluide (Fl), et une pluralité de canaux de distribution (5) dudit fluide, reliant l’alésage (42) à une périphérie externe (410) de l’arbre (41), l’ensemble de rotor (4) comprenant, en outre :
- une embase (9) reliée à l’arbre (41) de sorte à s’étendre transversalement, voire orthogonalement, à l’axe d’extension (400) et portant le disque (44) ;
- un circuit de distribution (7) du premier fluide (Fl) disposé autour de l’arbre (41) et en connexion fluidique avec l’alésage (42) et les canaux de distribution (5), le circuit de distribution (7) comprenant une pluralité de canules primaires (71) et de canules secondaires (72) configurées pour permettre la circulation du premier fluide (Fl) respectivement vers un premier espace (23a) de la machine électrique (2), disposé d’un premier côté du disque (44) du rotor et vers un deuxième espace (23b) de la machine électrique (2), disposé d’un deuxième côté du disque (44), opposé au premier côté;
- l’embase (9) et le disque (44) comprenant et/ou délimitant au moins en partie le circuit de distribution (7).
[Revendication 2] Ensemble de rotor (4) selon la revendication précédente, dans lequel l’arbre (41) :
- est une pièce venue de matière comprenant les canaux de distribution (5) et reliée à l’embase (9) ; ou
- comprend une première portion (45) et une deuxième portion (46), la première portion (45) comprenant les canaux de distribution (5) et étant rapportée et fixée sur la deuxième portion (46), la deuxième portion (46) de l’arbre (41) étant reliée à l’embase (9).
[Revendication 3] Ensemble de rotor (4) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’embase (9) et au moins une partie de l’arbre (41) forment un ensemble monobloc, notamment réalisé dans un matériau métallique.
[Revendication 4] Ensemble de rotor (4) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel : - la pluralité de canules primaires (71) est au moins en partie comprise dans le disque (44) ; et/ou
- la pluralité de canules secondaires (72) est au moins en partie comprise dans l’embase (9).
[Revendication 5] Ensemble de rotor (4) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel :
- le disque (44) comprend une pluralité de rainures (70) délimitant au moins en partie le circuit de distribution (7) ; et/ou
- l’embase (9) comprend une pluralité de rainures (70) délimitant au moins en partie le circuit de distribution (7).
[Revendication 6] Ensemble de rotor (4) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de distribution (7) comprend une pluralité de points de bifurcation (73), au moins une paire de canules comprenant l’une des canules primaires (71) et l’une des canules secondaires (72) étant reliée à chacun desdits points de bifurcation (73) :
- l’embase (9) comprenant au moins l’un des points de bifurcation (73) ; et/ou
- le disque (44) comprenant au moins l’un des points de bifurcation (73).
[Revendication 7] Ensemble de rotor (4) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel :
- les canules secondaires (72) sont définies par au moins un diamètre secondaire, égal ou sensiblement égal, et les canules primaires
(71) sont définies par au moins un diamètre primaire, égal ou sensiblement égal, F au moins un diamètre secondaire étant égal ou sensiblement égal à F au moins un diamètre primaire ; et/ou
- la pluralité de canules secondaires (72) comprend un nombre (kn2) de canules secondaires (72) égal à un nombre (knl) de canules primaires (71) de la pluralité de canules primaires (71).
[Revendication 8] Ensemble de rotor (4) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel :
- des sorties primaires des canules primaires (71), débouchant dans le premier espace (23a), sont séparées de l’axe d’extension (400) par une distance primaire (Dkl), définie le long d’une direction radiale issue dudit axe, égale ou sensiblement égale ;
- des sorties secondaires des canules secondaires (72), débouchant dans le deuxième espace (23b), sont séparées de l’axe d’extension (400) par une distance secondaire (Dk2), définie le long d’une direction radiale issue dudit axe, égale ou sensiblement égale ;
- la distance primaire (Dkl) et la distance secondaire (Dk2) étant égales ou sensiblement égales.
[Revendication 9] Machine électrique (2) à flux axial, notamment pour un véhicule (1) automobile, comprenant un stator (3), un carter (21), délimitant un volume interne (20), et un ensemble de rotor (4) selon l’une des revendications précédentes, l’arbre (41) s’étendant à travers le volume interne (20) de sorte que les canules primaires (71) et les canules secondaires (72) débouchent dans ledit volume interne (20).
[Revendication 10] Véhicule (1) à motorisation électrique ou hybride comprenant un ensemble de rotor (4) selon l’une des revendications 1 à 8, et/ou une machine électrique (2) selon la revendication 9.
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