Brevet FR2990084A1 — publié le 20131101

Objet L'invention concerne un moteur électrique comportant un système de refroidissement du carter et un carter présentant une flasque avant et arrière dont 5 au moins un peut être retiré du carter, un rotor monté dans les flasques, un stator, dont le noyau comprend des plaques alignées les unes par rapport aux autres dans le sens axial du rotor, ledit système de refroidissement de carter comprenant un tube entourant 10 les plaques statoriques. Les moteurs électriques ayant une densité de puissance élevée, comme ceux utilisés par exemple dans les véhicules à moteur, exigent un système de refroidissement, au moins un système de refroidissement 15 du carter. Les systèmes de refroidissement doivent être les plus légers possibles et nécessiter un encombrement le plus réduit possible. De plus, pour atteindre un niveau d'efficacité le plus élevé possible, l'entrefer entre le stator et le rotor doit être le plus faible 20 possible, impliquant le centrage et la fixation précis du stator par rapport au rotor. Pour réduire le poids, les carters de moteur de ce type sont principalement fabriqués en métal léger ayant un coefficient de dilatation thermique différent de celui des plaques 25 statoriques en fer. Art antérieur On connaît un moteur électrique de type générique du document CH 337 267. Ledit moteur électrique comporte un carter à double paroi incorporé comme 30 construction soudée. Le noyau feuilleté du stator s'appuie contre la paroi interne du carter. En conséquence, il est difficile de positionner et centrer le stator dans le carter. Du fait que la paroi interne du carter est une partie porteuse de ce dernier, ladite 35 paroi doit être de grande dimension empêchant le transfert de chaleur. De manière générale, le carter requiert un grand espace. Le document DE 37 36 159 Al décrit un moteur électrique d'une pompe à piston ayant un axe vertical mais ne comportant pas de carter à double paroi. La paroi simple du carter se présente sous forme d'un tube 5 monté à chaud sur le noyau feuilleté du stator et, dans un mode de réalisation (fig. 2,3) possède une épaisseur de paroi plus épaisse aux deux extrémités et raccordé dans chaque cas à une flasque. Ladite paroi simple du carter est entourée par l'eau à pomper. Le tube étant 10 une partie porteuse du carter, il est nécessaire de dimensionner en conséquence l'épaisseur de la paroi du tube. Problème/Solution L'objet de la présente invention consiste à 15 réaliser un moteur électrique de type générique de manière à ce que tout en requérant un faible encombrement et étant de poids léger, ladite invention combine un système de refroidissement efficace et un processus de montage simple. Selon la présente 20 invention, cet objet est atteint avec les caractéristiques distinctives de la Revendication 1. Le tube n'étant pas une partie porteuse et étant entouré par le carter, uniquement interrompu par les canaux de refroidissement, il peut comporter des parois 25 minces. Les canaux de refroidissement étant ouverts vers le tube et les plaques statoriques étant maintenues fixement (si le tube est monté à chaud, un encastrement positif est effectivement créé), la chaleur est évacuée de manière efficace par le tube à 30 paroi mince, tout en conservant des dimensions extérieures réduites. Le tube procure aux plaques statoriques un support fixe, de sorte que le carter qui l'entoure peut également être réalisé en métal léger (de coefficient de dilatation thermique différent). Le 35 tube étant centré, positionné et fixé, sur ses bords avant, dans les flasques, pour éviter toute rotation, le stator peut être positionné avec précision, en dépit d'un processus de montage simple. Le tube et les plaques statoriques emmanchées sont simplement insérés dans le carter, et la seconde flasque est positionnée et vissée fixement, ce qui permet de fixer également le rotor axialement. Pour positionner et centrer le tube avec précision, les flasques comprennent de préférence des épaulements en retrait et s'étendant tout autour pour positionner axialement le tube. Dans un autre développement de l'invention, des dents placées sur les extrémités avant du tube s'engagent sur les épaulements des flasques, lesdites dents étant réparties sur sa circonférence et s'étendant dans le sens axial. Les dents forment des couteaux sur les extrémités avant du tube et sont donc faciles à fabriquer. Il s'est révélé particulièrement utile de réaliser ces dents en un agencement à micro-denture pénétrant légèrement dans les épaulements. En conséquence, même dans le cas d'épaulements plats sur les flasques, tout mouvement de rotation est évité de manière fiable, et il n'est pas nécessaire de prévoir des évidements dans celles-ci pour les dents du tube. Dans un mode de réalisation pratique, les dents de l'agencement à micro-denture ont une hauteur de 2 mm, de préférence, de 0,2 à 1 mm, leurs flancs incluent un angle compris entre 30° et 50°, de préférence, 45°, et l'espacement entre les dents représente 5 à 20 fois leur hauteur. Les dents présentant ces dimensions peuvent être poussées dans le carter, dans lequel la hauteur de dent la plus élevée est nécessaire pour les moteurs plus grands et/ou un carter fabriqué en métal léger. L'entre-dent est déterminé par le nombre de dents réparties sur la circonférence du tube. Ce nombre est sélectionné de telle sorte que, d'une part, il est suffisant pour transférer le couple du tube dans le carter, et, d'autre part, qu'il est le plus faible possible, de sorte que la force des vis reliant les parties du carter est suffisante pour pousser les dents. Dans un autre développement avantageux, une bague d'étanchéité est prévue dans tous les cas entre le tube 5 et le carter, de chaque côté des canaux de refroidissement. En conséquence, il n'est pas nécessaire de raccorder le tube de manière étanche au carter dans la zone des canaux de refroidissement. Le tube peut être conçu avec un ajustement serré de 10 manière à coulisser aisément dans le carter. Cela permet d'obtenir une exécution à paroi particulièrement mince du tube et/ou un carter réalisé en une matière de coefficient de dilatation thermique différent. Figures 15 - La figure 1 représente une coupe longitudinale selon l'invention, - La figure 2 représente une vue agrandie du détail A de la Fig.1, - La figure 3 représente une vue en coupe du 20 développement B de la Fig. 2 Description Sur la figure 1, le carter essentiellement cylindrique d'un moteur électrique est désigné par le chiffre 1. Ledit carter est relié sur un côté à une 25 flasque avant 2 (boulon fileté 7) et sur l'autre côté à une flasque arrière 3 ou, comme c'est le cas dans l'exemple illustré d'un mode de réalisation, est constitué d'une seule pièce. Le carter comprend des nervures de refroidissement 16 faisant saillie vers 30 l'extérieur, une surface de montage cylindrique 14 est prévue sur la face interne dudit carter, et ladite surface de montage est interrompue par au moins un canal de refroidissement 13 ouvert vers la face interne. Le canal de refroidissement 13 peut se 35 présenter sous la forme d'une spirale dans laquelle un liquide de refroidissement s'écoule à travers une pluralité de canaux de refroidissement parallèles 13. Les raccordements extérieurs d'entrée et de sortie du liquide de refroidissement ne sont pas illustrés. Un stator est désigné par le chiffre 4, un rotor par le chiffre 5, et l'axe de rotation de celui-ci, par le chiffre 6. Dans l'exemple du mode de réalisation illustré, le rotor 5 comprend un arbre 19 et un noyau 27, comportant, le cas échéant, un enroulement non illustré. L'arbre du rotor 19 est dans ce cas un arbre creux comprenant une partie avant 20 et une partie arrière 21, auquel un arbre mené 26 est relié de manière fixe en rotation. Le noyau du rotor 27 comprend de la même manière des plaques rotoriques superposées maintenues par des vis de serrage 28. Le chiffre 29 désigne un commutateur. L'arbre du rotor 19 est supporté dans les flasques 2,3 par des roulements à rouleaux 22,23. Le stator 4 comprend un enroulement 10 et un noyau 11. Le noyau du stator 11 est constitué d'un empilement de plaques statoriques entourées d'un tube à paroi mince 12 réalisé en acier ou matière similaire. Le tube 12 est monté à chaud sur l'empilement de plaques statoriques. Le tube 12 et le noyau du stator 11 sont insérés dans le carter 1. Dans ce cas, un ajustement serré est suffisant, puisque le tube est étanchéifié de la manière décrite ci-dessous par rapport au carter 1 et assemblé à celui-ci de manière fixe en rotation. Des joints toriques 15,42 sont prévus pour assurer l'étanchéité entre le carter 1 et le tube 12 30 dans le sens axial, à l'extérieur du canal de refroidissement 13. Les bords d'extrémité du tube 12 s'appuient sur les épaulements 17,18 pour assurer un assemblage fixe en rotation sur le carter 1 et/ou les flasques 2,3, afin d'obtenir un positionnement dans le 35 sens axial. L'épaulement 17 est solidaire du carter 1, mais, dans le cas d'une flasque amovible 3, ledit épaulement pourrait également être solidaire de celle-ci. L'épaulement 18 est incorporé à la flasque 2. Pour garantir l'assemblage fixe en rotation, les bords d'extrémité du tube 12 sont équipés d'un agencement à micro-denture 54, tel que décrit plus en détail en référence aux Fig. 2 et 3. La figure 2 illustre en détail l'assemblage entre le carter 1, la flasque 2 et le tube 12. La flasque 2 possède une surface de montage 44 perpendiculaire à l'axe, sur laquelle s'appuie le carter 1, et une saillie annulaire 43 formant deux surfaces de centrage cylindriques 40, 41; 40 pour le carter 1 et 41 pour le tube 12. L'agencement à micro-denture 54 pénètre légèrement dans l'épaulement 18, ce que ne met pas en évidence la Fig. 2, en raison de la faible profondeur de pénétration. La saillie 43 s'appuie sur le joint torique 42. La figure 3 illustre un développement de l'agencement à micro-denture 54. La micro-denture 56 fait saillie dans le sens axial du bord d'extrémité 54 du tube 12, sur la hauteur des dents 59. La hauteur des dents 59 est de 2 mm maximum, mais, elle peut être également très inférieure dans chaque cas, en fonction des dimensions du moteur et de la matière du carter 1. Les dents 56 présentent des flancs 57 qui, dans chaque cas, forment entre eux un angle 60 compris entre 30 et 60 degrés, et constituent un couteau 58 qui pénètre légèrement dans l'épaulement 18. L'entre-dent 61 de la micro-denture 56 dans le sens circonférentiel et, par conséquent, le nombre de dents, dépend du couple de réaction à transmettre. Ledit entre-dent de l'exemple du mode de réalisation illustré représente environ 10 fois la hauteur des dents 59. L'autre bord d'extrémité du tube 12 comporte un agencement de micro-denture identique. Ainsi, il est également possible de parvenir à un processus de montage simple, tout en réduisant l'encombrement et en disposant d'un système de refroidissement efficace : le tube 12 est monté à chaud sur les plaques statoriques qui forment le noyau 11, puis est poussé dans le carter 1 équipé des joints toriques 15,42. Enfin, la flasque 2 est placée dans une position dans laquelle la micro-denture pénètre dans les épaulements respectifs 17,18. Liste des chiffres de référence 1 Carter 2 Flasque avant 3 Flasque arrière en une seule pièce avec 1 4 Stator 5 Rotor 6 Axe de rotation 7 Boulon fileté 8 9 10 Enroulement de stator 11 Noyau de stator 12 Tube 13 Canal de refroidissement 14 Partie porteuse de 1 15 Joint torique 16 Nervures de refroidissement 17 Epaulement arrière dans 1 18 Epaulement avant, voir Fig. 2 pour plus de détails 19 Arbre de rotor 20 Partie avant de l'arbre de rotor 21 Partie arrière de l'arbre de rotor 22 Roulement avant dans 2 23 Roulement arrière dans 3 24 Bague d'étanchéité 25 Bague d'étanchéité 26 Arbre mené 27 Noyau de rotor 28 Vis de serrage 29 Commutateur en option 40 Première surface de centrage entre 1 et 2 49 Seconde surface de centrage entre 2 et 12 42 Joint torique 43 Saillie 44 Bord d'extrémité 45 46 54 Agencement à micro-denture 55 Bord d'extrémité de 12 56 Micro-denture 57 Flanc de dent 58 Couteau 59 Hauteur de dent 60 Angle de flanc 61 Entre-dent REVENDICATIONS1.Moteur électrique comportant un système de refroidissement du carter (1) et un carter présentant 5 une flasque avant et arrière (2) et (3) dans lequel au moins une peut être retirée du carter (1), un rotor (5) monté dans les flasques, un stator (4), dont le noyau (11) comprend des plaques statoriques alignées les unes par rapport aux autres dans le sens axial du rotor, 10 ledit système de refroidissement de carter comprenant un tube (12) entourant le noyau statorique (11), caractérisé en ce que : a) le tube (12) est entièrement entouré d'un carter (1) ayant au moins un canal de refroidissement 15 (13) ouvert vers le tube (12), b) le tube (12) entoure fixement le noyau du stator (11), c) le tube (12) est centré, positionné et fixé sur ses bords d'extrémité (55) dans les flasques (2,3) 20 pour éviter la rotation. 2.Moteur électrique selon la Revendication 1, caractérisé en ce que les flasques (2,3) comportent des épaulements (17, 18) s'étendant tout autour pour positionner axialement le tube (12). 25 3.Moteur électrique selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le tube (12) comprend sur ses bords d'extrémité (55) des dents (56) réparties sur sa circonférence, et s'étendant dans le sens axial, lesquelles dents s'engagent dans la flasque (23). 30 4.Moteur électrique selon la Revendication 3, caractérisé en ce que les dents (56) sont agencées sous forme de micro-denture. 5.Moteur électrique selon la Revendication 4, caractérisé en ce que les dents (56) de l'agencement à 35 micro-denture présentent une hauteur (59) de 2 mm maximum, leurs flancs (57) ont un angle (60) compris entre 30 et 50 degrés, et l'entre-dent (61) (56) représente 5 à 20 fois leur hauteur (59). 6.Moteur électrique selon la Revendication 5, caractérisé en ce que la hauteur des dents (59) est comprise entre 0,2 et 1 mm, et l'angle des flancs (60) est d'environ 45 degrés. 7.Moteur électrique selon la Revendication 1, caractérisé en ce qu'une bague d'étanchéité (15,42) est prévue entre le tube (12) et le carter (1), de chaque côté du canal de refroidissement (13). 8.Moteur électrique selon la Revendication 1, 10 caractérisé en ce que le tube (12) comporte une paroi mince.