Brevet FR3015143A1 — publié le 20150619

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une machine élec- trique comprenant un stator et un rotor ainsi qu'un axe de rotation portant solidairement en rotation un ventilateur, un panneau de palier et un palier solidaire de celui-ci pour soutenir en rotation le rotor, un dis- positif pour convertir l'énergie électrique en excitation électromagnétique du rotor, un boîtier ayant au moins une ouverture pour l'entrée d'un fluide de refroidissement sous la forme d'une première veine de fluide de refroidissement dirigée le long d'un premier chemin de refroi- dissement, les ouvertures étant situées à la périphérie extérieure du boîtier. Etat de la technique Les générateurs entraînés par un moteur comportent un module électronique fixé en partie sur le panneau de palier de la ma- chine. Cette électronique comporte habituellement un capteur qui saisit le champ magnétique d'un élément de capteur fixé au rotor pour en déduire la position du rotor. Un fort passage de courant dans l'environnement du rotor sollicite fortement le système balai / bague de frottement dans ce mode de fonctionnement entraînant un fort dégage- ment de chaleur au niveau de ce composant. En même temps, par rap- port à un générateur conventionnel, il est plus difficile de faire passer la veine d'air de refroidissement à travers le circuit électronique ainsi installé. Cet air est aspiré latéralement par des ouvertures dans le panneau de palier pour arriver sur le ventilateur qui dirige de nouveau l'air radialement vers l'extérieur. Le module électronique comporte habituel- lement des ailettes de refroidissement pour refroidir le circuit électronique. Dans le cas d'une structure très largement symétrique des ailettes de refroidissement au niveau de l'électronique, le volume médian au niveau du milieu de l'axe est très mal ventilé. La chaleur déga- gée par la bague de frottement est évacuée difficilement de sorte que l'on peut avoir des températures très élevées. Cette chaleur peut être évacuée par conduction vers l'aimant générateur du palier, ce qui peut endommager l'aimant. Le système balai/bague de frottement peut également être endommagé par des températures trop élevées.35 But de l'invention La présente invention a pour but d'améliorer la ventilation de machines électriques décrites ci-dessus. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention a pour objet une machine électrique du type défini ci-dessus caractérisée en ce qu'elle comprend une installation de guidage pour guider le fluide de refroidissement, située entre au moins deux veines de fluide de refroidissement, le second chemin de refroidissement passant entre une ouverture à la périphérie extérieure du boîtier et le dispositif de conversion de l'énergie électrique pour pas- ser ensuite sur l'axe de rotation du rotor et arriver jusqu'au ventilateur par une ouverture du panneau de palier. Suivant une autre caractéristique la seconde veine de fluide de refroidissement refroidit également le dispositif de capteur qui détermine la position de rotation du rotor. Suivant une autre caractéristique le dispositif de conversion de l'énergie électrique comporte au moins une bague de frottement. Suivant une autre caractéristique un organe de refroidissement porté par le panneau de palier a plusieurs ouvertures réparties à sa périphérie, l'installation de guidage étant disposée avec son arête d'entrée pour que le fluide de refroidissement incident puisse s'écouler de part et d'autre de l'installation de guidage. Suivant une autre caractéristique, la veine de refroidis- sement et/ou l'autre veine de refroidissement sont guidées entre les ai- lettes de refroidissement. Suivant une autre caractéristique, les ailettes de refroidissement sont réparties en un ou plusieurs groupes et de façon préférentielle les groupes sont disposés dans la direction radiale entre un orifice d'entrée et des ouvertures autour du moyeu. Suivant une autre caractéristique, dans la direction péri- phérique l'installation de guidage comporte une première ailette ou nervure et de préférence une seconde ailette ou nervure pour canaliser la veine de fluide de refroidissement d'entrée vers l'axe de rotation. Suivant une autre caractéristique, il est prévu une ouver- ture dans la direction axiale entre l'installation de guidage et le rotor. Ainsi, selon l'invention, on a le guidage d'air qui : - est assuré complètement vers un orifice du panneau de palier à l'opposé de l'orifice d'aspiration, - cette veine d'air est guidée partiellement vers l'orifice du panneau de palier en regard de l'orifice d'aspiration, - vers un orifice du panneau de palier à gauche et/ou à droite de la bague de frottement, - la déviation de l'air est réalisée par un composant injecté en matière plastique ou par la géométrie usinée dans l'organe de refroidisse- ment du circuit électronique. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de machine électrique représentée dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une machine électrique selon l'invention, la figure 2 est une section de la machine électrique de la figure 1 selon le plan de coupe II. Description de modes de réalisation La figure 1 est une vue en coupe partielle axiale d'une machine électrique 10 selon l'invention comportant un panneau de palier 13 couvrant un stator non représenté ainsi qu'un rotor 16 logé dans le stator. La face frontale 19 du rotor 16 est équipée d'un ventilateur 22 relié solidairement au rotor 16. L'axe du rotor, c'est-à-dire l'axe de rota- tion 19, est porté par un palier 23. Le palier 23 est logé à rotation dans le moyeu 25 du panneau de palier 13. Le moyeu 25 est réalisé en une seule pièce avec le panneau de palier 13 comportant plusieurs entretoises 26. Les entretoises 26 sont séparées par plusieurs ouvertures 28 entourant le moyeu 25. Le côté du moyeu 25 à l'opposé du ventilateur 22 comporte un dispositif 31 pour convertir l'énergie électrique en exci- tation électromagnétique du rotor 16. Ce dispositif 31 comporte deux bagues de frottement 34. L'extrémité axiale 37 du rotor 16 comporte un dispositif de capteur 40 pour déterminer la position de rotation du rotor 16. Le dispositif de capteur 40 porte un aimant permanent dont la posi- tion solidaire en rotation du rotor 16 est donnée par un dispositif d'exploitation 43 électronique. Le dispositif de capteur 40 pénètre dans une cavité 44 du dispositif d'exploitation 43. Le panneau de palier 13 porte un organe de refroidisse- ment 46. L'organe de refroidissement 46 est monté sur le panneau de palier 13. L'organe de refroidissement 46 a une périphérie extérieure analogue à la périphérie extérieure du panneau de palier 13. L'organe de refroidissement 46 comporte plusieurs orifices d'entrée 49 répartis à sa périphérie. Le panneau de palier 13 et l'organe de refroidissement 46 sont des composants du boîtier 50. Deux orifices d'entrée 49 sont, dans cet exemple, en position diamétralement opposée. En aval des orifices d'entrée 49, l'air incident (fluide de refroidissement) est guidé de préférence par des ailettes de refroidissement 52 orientées pour l'essentiel, radialement, pour former une première veine de refroidissement 53 arrivant dans le panneau de palier 13. Les ailettes 52 sont couplées en conduction thermique avec le dispositif d'exploitation 43 pour que ce dispositif 43 puisse transmettre par conduction la chaleur aux ailettes de refroidissement 52 qui l'évacuent alors en l'échangeant avec la veine d'air incident (fluide de refroidissement). Il est prévu une installation de guidage 55 dont l'arête d'entrée 58 est disposée pour que la veine de fluide de refroidissement, incidente s'écoule de part et d'autre de l'installation de guidage 55 lorsque le ventilateur 22 tourne. L'installation de guidage 55 est logée dans un cintrage ou coude 61 en direction du palier 23. L'installation de guidage 55 divise le fluide incident en une première veine de refroidissement 53 et une seconde veine de refroidissement 64. La description ci-dessus concerne ainsi une machine électrique 10 équipée d'un stator et d'un rotor 16 avec un axe de rotation 19 portant solidairement un ventilateur 22, un panneau de palier 13 muni d'un palier 23 pour recevoir le rotor 16 ainsi qu'un dispositif 31 pour convertir l'énergie électrique en excitation électromagnétique du rotor 16, un boîtier 50 muni d'au moins un orifice 49 pour l'entrée du fluide de refroidissement par une première veine de refroidissement 53 suivant un premier chemin de refroidissement ; les ouvertures 49 se situent à la périphérie extérieure du boîtier 50. Ce dispositif est caracté- risé par une installation de guidage 55 du fluide de refroidissement si- tuée entre deux veines de fluide de refroidissement 53, 64 ; le second chemin de refroidissement passe entre l'ouverture 49 à la périphérie du boîtier 50 et le dispositif 31 convertissant l'énergie électrique et en aval l'axe de rotation 19 du rotor 16 pour passer par une ouverture 28 du panneau de palier 13 et arriver jusqu'au ventilateur 22. La seconde veine de refroidissement 64 refroidit le dispositif de capteur 40 qui donne la position de rotation du rotor 16. De façon préférentielle, la veine de refroidissement 53 et/ou l'autre veine de refroidissement 64 passent entre les ailettes de refroidissement 52 (fi- gure 2). Les ailettes 52 sont réparties de préférence en un ou plusieurs groupes 70. Les groupes 70 se situent de préférence dans la direction radiale entre l'orifice d'entrée 49 et les ouvertures 28 autour du moyeu 25. L'installation de guidage 55 canalise le fluide d'air entrant vers l'axe de rotation 19 dans la direction périphérique par une première nervure 73 et de façon périphérique également par une seconde nervure 76.20 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Machine électrique 13 Panneau de palier 16 Rotor 19 Face frontale, axe de rotation 22 Ventilateur 23 Palier 25 Moyeu 26 Entretoise 28 Ouverture 31 Dispositif de conversion d'énergie 34 Bague de frottement 37 Extrémité axiale 40 Dispositif de capteur 43 Dispositif d'exploitation 44 Cavité 46 Organe de refroidissement 49 Orifice d'entrée 50 Boîtier 52 Ailette de refroidissement 53 Première veine de refroidissement 55 Installation de guidage 58 Arête d'entrée 60 Cintrage 61 Coude 64 Seconde veine de refroidissement 70 Groupe d'ailettes de refroidissement 73 Nervure 76 Nervure35 REVENDICATIONS1°) Machine électrique comprenant : un stator et un rotor (16) ainsi qu'un axe de rotation (19) portant solidairement en rotation un ventilateur (22), un panneau de palier (13) et un palier (23) solidaire de celui-ci pour soutenir en rotation le rotor (16), - un dispositif (31) pour convertir l'énergie électrique en excitation électromagnétique du rotor (16), - un boîtier (50) ayant au moins une ouverture (49) pour l'entrée d'un fluide de refroidissement sous la forme d'une première veine de fluide de refroidissement (53) dirigée le long d'un premier chemin de refroidissement, les ouvertures (49) étant situées à la périphérie extérieure du boîtier (50), machine électrique caractérisée en ce qu'elle comprend : - une installation de guidage (55) pour guider le fluide de refroidisse- ment située entre au moins deux veines de fluide de refroidissement (53, 64), le second chemin de refroidissement passant entre une ouverture (49) à la périphérie extérieure du boîtier (50) et le dispositif (31) de conversion de l'énergie électrique pour passer ensuite sur l'axe de ro- tation (19) du rotor (16) et arriver jusqu'au ventilateur (22) par une ouverture (28) du panneau de palier (13). 2°) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la seconde veine de fluide de refroidissement (64) refroidit également un dispositif de capteur (40) qui détermine la position de rotation du rotor (16). 3°) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif (31) de conversion de l'énergie électrique comporte au moins une bague de frottement (34).35°) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée par un organe de refroidissement (46) porté par le panneau de palier (13) et ayant plusieurs ouvertures (49) réparties à sa périphérie, * l'installation de guidage (55) ayant son arête d'entrée (58) disposée pour que le fluide de refroidissement incident puisse s'écouler de part et d'autre de l'installation de guidage (55). 5°) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' une veine de refroidissement (53) et/ ou l'autre veine de refroidissement (64) sont guidées entre des ailettes (52). 6°) Machine électrique selon la revendication 5, caractérisée en ce que les ailettes de refroidissement (52) sont réparties en un ou plusieurs groupes (70) et de préférence les groupes sont disposés dans la direction radiale entre un orifice d'entrée (49) et des ouvertures (28) autour du moyeu (25). 7°) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation de guidage (55) canalise la veine de refroidissement entrant vers l'axe du rotor (19) par une première nervure (73) dans la direction périphérique et de préférence par une seconde nervure (76) dans la di- rection périphérique. 8°) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée par une ouverture (28) entre l'installation de guidage (55) et le rotor (16) dans la direction de l'axe de rotation.35