Brevet FR3006827A1 — publié le 20141212

Machine électrique fermée à joint simple L'invention concerne une machine électrique dans laquelle, - la machine électrique a un rotor, - le rotor est monté solidaire en rotation d'un arbre de rotor, - l'arbre de rotor est monté dans des paliers, de manière à ce que l'arbre de rotor et avec lui le rotor puissent tourner autour d'un axe de rotation, - le rotor est, rapporté à l'axe de rotation, entouré à l'extérieur radialement d'un stator, - le stator est, rapporté à l'axe de rotation, entouré à l'extérieur radialement d'une carcasse, - respectivement un flasque est mis sur la carcasse, rapporté à l'axe de rotation, sur ses extrémités axiales, - dans la carcasse s'étendent des canaux de refroidissement pour un fluide de refroidissement, qui sont ouverts en direction des flasques. Une machine électrique de ce genre est connue d'une manière générale. Les machines électriques doivent souvent être refroidies activement. Un procédé de refroidissement possible consiste à prévoir, dans la carcasse, des canaux de refroidissement pour un fluide de refroidissement et à faire circuler le fluide de refroidissement dans les canaux de refroidissement suivant un circuit fermé. Dans ce cas, les canaux de refroidissement doivent être rendus étanches au fluide, tant vis-à-vis du stator et du rotor qu'également -à l'exception de l'entrée de la sortie du fluide de refroidissement- vis-à-vis de l'environnement de la machine électrique. Il est connu dans l'état de la technique de prévoir, à cet effet, deux joints, par exemple deux joints toriques, par flasque. L'un des joints est, considéré radialement par rapport à l'axe de rotation, monté entre le stator et le rotor d'une part, et les canaux de refroidissement d'autre part. L'autre joint est, considéré radialement 10 par rapport à l'axe de rotation, monté entre les canaux de refroidissement et l'environnement de la machine électrique. Au moyen des joints, on provoque en règle générale, en même temps aussi, une étanchéité à la poussière et aux liquides du rotor et du stator vis-à-vis 15 de l'environnement de la machine électrique. Le type de protection suivant lequel le rotor et le stator sont rendus étanches par rapport à l'environnement peut se monter jusqu'à IP 6K9K. Dans ce type de protection, l'étanchéité est si grande que ni de l'air ni du liquide 20 ne pénètre dans le moteur. La présente invention vise à réaliser d'une manière simple les deux fonctions d'étanchéité, donc l'étanchéité des canaux de refroidissement d'une part et l'étanchéité du stator et du rotor d'autre part. 25 On y parvient par une machine électrique du type mentionné ci-dessus, dans laquelle - la carcasse a, à ses extrémités axiales, respectivement un évidement, qui, dans la région des canaux de refroidissement, fait le tour de l'axe de rotation et 30 dans lequel est disposé respectivement un joint, - le flasque respectif repousse axialement le joint respectif et le déforme, de sorte que le joint respectif est, rapporté à l'axe de rotation, repoussé dans l'évidement respectif, à l'intérieur radialement et à l'extérieur radialement, sur la carcasse et au moyen des joints, d'une part les canaux de refroidissement sont rendus étanches à du fluide, tant vis-à-vis du rotor et du stator qu'également vis-à-vis de l'environnement de la machine électrique, et, d'autre part, le rotor et le stator sont rendus étanches d'une manière étanche à la poussière et aux liquides vis-à-vis de l'environnement de la machine électrique. On obtient ainsi de n'avoir besoin, par flasque, que d'un joint unique pour obtenir toutes les étanchéités nécessaires. Dans le cas le plus simple, les joints ont simplement une section transversale géométrique élémentaire, par exemple une section transversale circulaire ou une section transversale rectangulaire. Mais de préférence, les joints ont, sur leurs côtés tournés vers le flasque respectif, plusieurs becs qui font le tour de l'axe de rotation et sur lesquels le flasque respectif est repoussé. On peut ainsi réaliser d'une manière particulièrement fiable l'étanchéité du rotor et du stator vis-à-vis de l'environnement de la machine électrique. De préférence, les joints ont, sur leurs côtés tournés vers les canaux de refroidissement, au moins une saillie radiale, qui pénètre dans une poche correspondante respective de l'évidement respectif. On peut ainsi maintenir les joints, déjà pendant le montage de la machine électrique, dans les évidements sans qu'ils se perdent, bien que les flasques ne soient pas encore montés. Les poches peuvent être disposées à l'intérieur radialement, rapportées aux évidements. Les poches sont de préférence toutefois disposées à l'intérieur radialement. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré de la présente invention, les joints ont respectivement, sur une surface frontale tournée vers le flasque respectif et au voisinage de la surface frontale respective, une surface latérale intérieure radialement et une surface latérale extérieure radialement et le flasque respectif s'applique certes à la surface frontale respective, mais non aux deux surfaces frontales respectives. Dans certains cas, il est possible que le fluide de refroidissement soit un gaz. Mais en règle générale, le fluide de refroidissement est un liquide, par exemple de l'eau, avec ou sans additif antigel comme du glycol ou de la glycérine. Les propriétés, caractéristiques et avantages de cette invention décrite ci-dessus, ainsi que la façon dont ils sont obtenus, apparaîtront clairement et nettement en liaison avec la description qui va suivre des exemples de réalisation, qui sont explicités d'une manière plus précise en regard des dessins. Aux dessins schématiques : la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une machine électrique, la figure 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne II-II de la machine électrique de la figure 1, la figure 3 représente une partie d'une carcasse de la machine électrique de la figure 1 en développé, la figure 4 représente une partie de la machine électrique de la figure 1, la figure 5 représente une partie de la figure 4 et la figure 6 représente une variante de réalisation d'un joint. Une machine électrique a un rotor 1 suivant les figures 1 et 2. Le rotor 1 est solidaire en rotation d'un arbre 2 de rotor. L'arbre 2 de rotor est monté dans des paliers 3. L'arbre 2 de rotor et avec lui le rotor 1 peuvent ainsi tourner autour d'un axe 4 de rotation. Dans la mesure où l'on utilise dans ce qui suit les mots « axial », « radial » et « tangentiel », on les rapporte toujours à l'axe 4 de rotation. « Axial » est une direction parallèle à l'axe 4 de rotation. « Radial » est une direction orthogonale à l'axe de rotation, donc allant sur l'axe 4 de rotation ou s'en éloignant. «Tangentiel » est une direction, qui est orthogonale à la fois à la direction axiale et à la direction radiale. Tangentiel est donc une direction, qui est dirigée circulairement autour de l'axe 4 de rotation, à une distance radiale constante, tout en ayant une position axiale restant la même. La machine électrique est constituée sous la forme de ce que l'on appelle un induit intérieur. Le rotor 1 est donc entouré à l'extérieur radialement d'un stator 5. Un enroulement 5A statorique est disposé dans le stator 5. Pour sa part, le stator 5 est entouré à l'extérieur radialement d'une carcasse La carcasse 6 a des extrémités 7 axiales. Un flasque 8 est mis axialement sur la carcasse 6 aux extrémités 7 axiales. Le flasque 8 respectif porte le palier 3 5 respectif et est fixé à la carcasse 6 à l'aide d'éléments 9 de fixation. Les éléments 9 de fixation peuvent être par exemple constitués sous la forme de boulons habituels. La machine électrique des figures 1 et 2 est refroidie au 10 moyen d'un fluide 10 de refroidissement. Le fluide 10 de refroidissement est en règle générale un liquide, par exemple de l'eau, de l'eau avec un additif antigel ou, dans certains cas, une huile ou un autre fluide liquide ou, dans certains cas rares, un gaz. Le fluide 10 de 15 refroidissement circule en circuit fermé. Le circuit fermé comprend les canaux 11 de refroidissement du fluide 10 de refroidissement, qui s'étendent dans la carcasse 6. Les canaux 11 de refroidissement sont fermés vers l'intérieur radialement, vers l'extérieur radialement et 20 tangentiellement. Les canaux 11 de refroidissement sont ouverts en direction des flasques 8. Les canaux 11 de refroidissement ont notamment en règle général, conformément à ce que représente la figure 3, des tronçons 12 qui s'étendent axialement et qui communiquent 25 entre eux aux extrémités 7 axiales de la carcasse 6, par des tronçons 13 s'étendant tangentiellement, de manière à obtenir un trajet sinueux des canaux 11 de refroidissement autour de l'axe 4 de rotation. La carcasse 6 a suivant la figure 4, à ses extrémités 7 30 axiales, respectivement un évidement 14. L'évidement 14 respectif s'étend dans la région des canaux 11 de refroidissement autour de l'axe 4 de rotation. Dans le cas le plus simple, l'évidement 14 respectif s'étend circulairement autour de l'axe 4 de rotation. Mais d'autres tracés sont possibles. Ce qui est déterminant est que l'évidement 14 respectif soit fermé, considéré dans la direction tangentielle. Respectivement un joint 15 est mis suivant la figure 4 dans l'évidement 14 respectif. Les joints 15 s'étendent suivant la figure 4 si loin en direction du flasque 8 que le flasque 8 respectif (bien entendu lorsque la machine électrique est à l'état monté) repousse axialement le joint 15 respectif et le déforme. Cela est indiqué par des flèches A aux figures 5 et 6. En raison de la déformation, les joints 15 sont repoussés vers l'intérieur radialement et vers l'extérieur radialement sur la carcasse 6 dans l'évidement 14 respectif. Cela est indiqué par des flèches B aux figures 5 et 6. Comme les joints 15 sont repoussés à l'intérieur radialement et à l'extérieur radialement sur la carcasse 6 dans l'évidement 14 respectif, les canaux 11 de refroidissement sont rendus étanches au fluide, tant vis-à-vis du rotor 1 et du stator 5 qu'également vis-à-vis de l'environnement de la machine électrique. Le fluide 10 de refroidissement ne peut donc pas sortir des canaux 11 de refroidissement. Comme les flasques 8 sont repoussés axialement sur les joints 15, le rotor 1 et le stator 5 sont rendus étanches à la poussière et aux liquides vis-à-vis de l'environnement de la machine électrique. Les évidements 14 et les joints 15 peuvent être 30 constitués suivant les besoins, pour autant que la fonction d'étanchéité est assurée d'une manière suffisante. Mais des modes de réalisation avantageux sont possibles. C'est ainsi par exemple que les joints 15 peuvent, suivant les figures 4 et 5, avoir, sur leurs côtés tournés vers le flasque 8 respectif, au moins un bec 16, faisant le tour autour de l'axe 4 de rotation. Dans ce cas, les flasques 8 poussent les becs 16 et les déforment. Notamment dans le cas de plusieurs becs 16, on assure ainsi une étanchéité en plusieurs stades et donc plus sûre du rotor 1 et du stator 5 vis-à-vis de l'environnement de la machine électrique. On a représenté aux figures 4 et 5 un mode de réalisation dans lequel il y a deux becs 16 de ce genre. Mais on peut avoir aussi des modes de réalisation ayant plus de deux becs 16 de ce genre. On peut aussi avoir encore plus de becs 16 de ce genre, par exemple trois ou quatre becs 16. En variante ou en supplément des becs 16, les joints 15 suivant les figures 4 à 6 peuvent avoir au moins une saillie 17 radiale sur leurs côtés tournés vers les canaux 11 de refroidissement. Dans ce cas, la saillie 17 radiale respective pénètre dans une poche 18 correspondante respective de l'évidement 14 respectif. Par cette conformation, on obtient, dès avant le montage des flasques 8, une immobilisation et un maintien sans possibilité de se perdre des joints 15 dans les évidements 14. Les saillies 17 radiales et les poches 18 sont, suivant ce qui est représenté aux figures 3 à 5, disposées à l'intérieur radialement. Mais en principe, un agencement à l'extérieur radialement est tout aussi bien possible. Les joints 15 ont, suivant les figures 4 à 6, respectivement une surface 19 frontale. La surface 19 frontale respective est tournée vers le flasque 8 respectif. Les joints 15 ont en outre respectivement une surface 20 latérale intérieure radialement et une surface 21 latérale extérieure radialement. Les surfaces 20, 21 latérales sont voisines de la surface 19 frontale respective. Le flasque 8 respectif s'applique, suivant les figures 4 à 6, à la surface 19 frontale respective. En revanche, le flasque 8 respectif ne s'applique pas aux deux surfaces 20, 21 latérales respectives. La machine électrique suivant l'invention a plusieurs avantages. On peut notamment obtenir d'une manière simple et fiable une étanchéité complète, à la fois des canaux 11 de refroidissement et de l'intérieur du moteur, au moyen d'un joint 15 unique, par flasque 8. En raison du bon type de protection que l'on peut obtenir, la machine électrique peut être utilisée en outre d'une manière universelle, même par exemple comme entraînement principal d'une voiture électrique. Bien que l'invention ait été illustrée et décrite en détail par l'exemple de réalisation préféré, l'invention n'est pas limitée par les exemples exposés, et d'autres variantes peuvent en être déduites par l'homme du métier, sans sortir de la portée de l'invention. Des moteurs de ce genre conviennent notamment pour des véhicules électriques comme des e-cars, des rames automotrices, des tramways, des chariots élévateurs, etc., puisqu'en raison du refroidissement par du liquide, les moteurs peuvent être compacts et la chaleur perdue de ces moteurs est disponible à d'autres fins, comme par exemple pour chauffer l'habitacle. REVENDICATIONS1. Machine électrique dans laquelle, - la machine électrique a un rotor (1), - le rotor (1) est monté solidaire en rotation d'un arbre (2) de rotor, - l'arbre (2) de rotor est monté dans des paliers (3), de manière à ce que l'arbre (2) de rotor et avec lui le rotor (1) puissent tourner autour d'un axe (4) de rotation, - le rotor (1) est, rapporté à l'axe (4) de rotation, entouré à l'extérieur radialement d'un stator (5), - le stator (5) est, rapporté à l'axe (4) de rotation, entouré à l'extérieur radialement d'une carcasse (6), - respectivement un flasque (8) est mis sur la carcasse (6), rapporté à l'axe (4) de rotation, sur ses extrémités (7) axiales, - dans la carcasse (6) s'étendent des canaux (11) de refroidissement pour un fluide (10) de refroidissement, qui sont ouverts en direction des flasques (8), caractérisée en ce que - la carcasse (6) a, à ses extrémités (7) axiales, respectivement un évidement (14), qui, dans la région des canaux (11) de refroidissement, fait le tour de l'axe (4) de rotation et dans lequel est disposé respectivement un joint (15), - le flasque (8) respectif repousse axialement le joint (15) respectif et le déforme, de sorte que le joint (15) respectif est, rapporté à l'axe (4) de rotation, repoussé dans l'évidement (14) respectif, àl'intérieur radialement et à l'extérieur radialement, sur la carcasse (6) et - au moyen des joints (15), d'une part les canaux (11) de refroidissement sont rendus étanches à du fluide, tant vis-à-vis du rotor (1) et du stator (5) qu'également vis-à-vis de l'environnement de la machine électrique, et, d'autre part, le rotor (1) et le stator (5) sont rendus étanches d'une manière étanche à la poussière et aux liquides vis-à-vis de l'environnement de la machine électrique. 2. Machine électrique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les joints (15) ont, sur leurs côtés tournés vers le flasque (8) respectif, plusieurs becs (16) qui font le tour de l'axe (4) de rotation et sur lesquels le flasque (8) respectif est repoussé. 3. Machine électrique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les joints (15) ont, sur leurs côtés tournés vers les canaux (11) de refroidissement, au moins une saillie (17) radiale, qui pénètre dans une poche (18) correspondante respective de l'évidement (14) respectif. 4. Machine électrique suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les poches (18) sont disposées à l'intérieur radialement, rapportées aux évidements (14). 5. Machine électrique suivant l'une des revendications 30 précédentes, caractérisée en ce que le fluide (10) de refroidissement est un liquide. 6. Machine électrique suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les joints (15) ontrespectivement, sur une surface (19) frontale tournée vers le flasque (8) respectif et au voisinage de la surface (19) frontale respective, une surface (20) latérale intérieure radialement et une surface (21) 5 latérale extérieure radialement et en ce que le flasque (8) respectif s'applique certes à la surface (19) frontale respective, mais non aux deux surfaces (20, 21) frontales respectives. 10 7. Véhicule à traction électrique ayant au moins une machine électrique suivant l'une des revendications 1 à 6.