Brevet FR3049403A1 — publié le 20170929

Ensemble comprenant un stator et une carcasse de refroidissement, et procédé associé La présente invention concerne un ensemble, notamment un moteur électrique comprenant un stator et une carcasse de refroidissement tubulaire, le stator étant emmanché dans la carcasse. La carcasse de refroidissement a notamment pour rôle de refroidir le moteur, afin d'éviter une surchauffe du moteur. Actuellement, une solution pour le refroidissement consiste à réaliser un canal de circulation de liquide réalisé en creux sur la surface externe de la carcasse tubulaire. Le canal de circulation de liquide permet notamment le refroidissement du stator emmanché dans la carcasse. La carcasse est avantageusement réalisée par usinage à partir d'un tube laminé en acier. Afin de fermer de manière étanche le canal, une tôle est soudée autour de la carcasse de sorte à s'étendre sur le canal. Cependant, la réalisation de la carcasse munie de la tôle de fermeture nécessite de nombreuses opérations d'usinage et de soudage, ce qui la rend coûteuse. Une alternative consiste à fournir une chemise cylindrique. Le canal de circulation est réalisé en creux sur la surface externe de la chemise. Puis la chemise est insérée dans la carcasse de sorte que le canal de circulation est délimité entre la chemise et la carcasse. Le moteur est inséré dans la chemise. Un but de l'invention est donc de fournir un ensemble, notamment un moteur électrique, comprenant un stator muni d'un système de refroidissement peu coûteux et simple à réaliser. A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble comprenant un stator, deux plateaux de serrage, une tôle cylindrique et une carcasse de refroidissement tubulaire, le stator comprenant un ensemble de tôles magnétiques ayant une forme cylindrique s'étendant selon un axe central, l'ensemble de tôles magnétiques étant pressé selon la direction axiale entre les deux plateaux de serrage, la tôle étant enroulée autour de l'ensemble de tôles magnétiques et partiellement autour des plateaux de serrage de sorte à former un cylindre d'axe central autour de l'ensemble de tôles magnétiques et soudée aux plateaux de serrage, le stator, les plateaux de serrage et la tôle étant emmanchés dans la carcasse de refroidissement selon la direction axiale . L'ensemble de tôles magnétiques du stator est entouré par une tôle cylindrique, soudée entre les plateaux de serrage. Ainsi, le circuit de refroidissement est délimité par 3049403 2 la tôle cylindrique soudée autour du stator. Plus aucune soudure n'étant nécessaire sur la carcasse, celle-ci peut être avantageusement réalisée en fonte. De plus, cette solution ne nécessite pas la réalisation d'une pièce coûteuse supplémentaire, comme une chemise. 5 Un ensemble selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou suivant toutes les combinaisons techniquement possible : - l'ensemble de tôles magnétiques comprend un empilement selon la direction axiale de tôles magnétiques de même rayon externe et ayant des centres alignés, les 10 tôles magnétiques étant placées les unes à la suite des autres, - la carcasse comprend une surface interne et la carcasse présente un canal de refroidissement s'étendant sur la surface interne, - le canal de refroidissement est fermé de façon étanche par la tôle, - l'ensemble de tôles magnétiques, le plateau de serrage et la tôle sont en acier, 15 - la carcasse est en fonte, et - l'ensemble comprend au moins un joint entre la carcasse et chaque plateau de serrage. L'invention concerne également un procédé de mise en place d'une carcasse de refroidissement sur un stator comprenant les étapes suivantes : 20 - fourniture d'un stator comprenant un ensemble de tôles magnétiques ayant une forme cylindrique s'étendant selon un axe central, - positionnement d'un plateau de serrage de part et d'autre de l'ensemble de tôles magnétiques selon la direction axiale, - pressage de l'ensemble de tôles magnétiques selon la direction axiale par les 25 plateaux de serrage, - enroulage d'une tôle autour de l'ensemble de tôles magnétiques et partiellement autour des plateaux de serrage, de sorte à former un cylindre d'axe l'axe central autour de l'ensemble de tôles magnétiques, - soudure de la tôle aux plateaux de serrage, et 30 - emmanchage du stator dans une carcasse de refroidissement tubulaire. Un procédé selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou suivant toutes les combinaisons techniquement possible : - l'emmanchage se fait par frettage à chaud. 3049403 3 - le procédé comprend une étape de moulage de la carcasse de refroidissement, la carcasse de refroidissement comprenant une surface interne, sur laquelle s'étend au moins un canal de refroidissement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, 5 donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en coupe d'un ensemble selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue à plat d'un exemple de canal de refroidissement. 10 Pour des raisons de simplicité, la figure 1 représente la moitié d'un ensemble 10, notamment un moteur électrique, comprenant un stator 12. Il est entendu que l'ensemble 10 est symétrique par rapport à l'axe A représenté. Dans la description, le terme « radial » s'applique à une direction ou un plan perpendiculaire à l'axe A du moteur. 15 L'ensemble 10 comprend en outre deux plateaux de serrage 14, une tôle cylindrique 16 et une carcasse de refroidissement tubulaire 18. Le stator 12 comprend au moins un ensemble de tôles magnétiques 20. L'ensemble comprend en outre un rotor (non représenté). Le rotor est entraîné en rotation par le stator pour faire tourner un arbre en sortie 20 du moteur (non représenté). Le stator 12 a une forme cylindrique s'étendant selon un axe A. L'ensemble de tôles magnétiques 20 comprend un empilement selon la direction axiale A de tôles magnétiques 22. Ces tôles 22 sont de même rayon externe et leur centre est aligné selon la 25 direction axiale, plus particulièrement elles sont centrées sur l'axe A. Les tôles magnétiques 22 sont placées les unes à la suite des autres selon la direction axiale A. Les tôles magnétiques 22 sont, par exemple, des anneaux de forme et taille superposables. Les deux plateaux de serrage 14 s'étendent autour de l'axe A. 30 Ils sont symétriques par rapport à un plan situé à égale distance des deux plateaux de serrage 14. Chaque plateau de serrage 14 présente une symétrie de rotation autour de l'axe A. Chaque plateau de serrage 14 présente une section selon tout plan 35 perpendiculaire à l'axe A généralement en forme d'équerre, c'est-à-dire que chaque 3049403 4 plateau de serrage 14 comprend une première partie 24 et une deuxième partie 26 formant entre elles un angle droit. La première partie 24 est un anneau s'étendant contre l'ensemble de tôles magnétiques 20, plus particulièrement contre une des tôles magnétiques 22 extrêmales, 5 c'est-à-dire une tôle magnétique située à une extrémité de l'ensemble de tôles 22, et ayant la même forme qu'une tôle magnétique. La deuxième partie 26 est une paroi cylindrique, présentant une face interne 28 et une face externe 30. La deuxième partie 26 présente un rayon externe supérieur ou égal au rayon externe de la première partie 24. 10 La deuxième partie 26 s'étend depuis la première partie 24 en s'éloignant du stator 20. La face externe 30 de la deuxième partie 26 présente un évidemment 32 à l'extrémité en contact avec la première partie 24 en contact avec l'ensemble de tôles magnétiques 20. La paroi cylindrique au niveau de l'évidemment 32 a un rayon égale au 15 rayon externe de l'ensemble de tôles magnétiques 20. L'évidemment 32 est sensiblement cylindrique. Ainsi, l'ensemble de tôles magnétiques 20 et les plateaux de serrage 14 au niveau de chaque évidement 32 ont des rayons externes sensiblement égaux. De la sorte, l'ensemble de tôles magnétiques 20 est pressé selon la direction 20 axiale A entre les deux plateaux de serrage 14. La tôle 16 est enroulée autour de l'ensemble de tôles magnétiques 20 et partiellement autour des plateaux de serrage 14 de sorte à former un cylindre d'axe A autour de l'ensemble de tôles magnétiques 20. La tôle cylindrique 16 présente une face interne 34, en contact avec l'ensemble de 25 tôles magnétiques 20 et les plateaux de serrage 14, et une face externe 36. La tôle cylindrique 16 a une épaisseur, mesurée radialement, entre la face interne 34 et la face externe 36, sensiblement égale à la dimension de l'évidement 32 mesurée radialement. La tôle s'étend autour de l'ensemble de tôles magnétiques 20 et dans les 30 évidements 32. La face externe 36 de la tôle 16 et la face externe 30 des plateaux de serrage 14 en dehors de l'évidemment 32 sont alignées. La tôle cylindrique 16 a une longueur, mesurée selon l'axe A, inférieure ou égale à la dimension selon l'axe A du stator et des évidements ensemble. 35 La tôle cylindrique 16 remplit partiellement les évidements 32. 3049403 5 La tôle 16 est soudée aux plateaux de serrage 14 au moyen d'au moins un cordon de soudure 38. La tôle 16 est ici soudée aux plateaux de serrage 14 par un cordon de soudure à chacune de ses deux extrémités selon l'axe A. Chaque cordon de soudure 38 s'étend dans un évidement 32 de sorte à remplir l'évidement 32 avec la tôle 16. 5 Ainsi, la tôle 16, les plateaux de serrage 14 et les cordons de soudure 38 forment une paroi extérieure cylindrique. La carcasse de refroidissement 18 entoure le stator 12 comprenant l'ensemble de tôles magnétiques 20, les plateaux de serrage 14 et la tôle 16. Ceux-ci sont emmanchés dans la carcasse de refroidissement 18 selon la direction axiale. 10 La carcasse de refroidissement 18 comprend une surface externe 40 et une surface interne 42. La surface externe 40 est sensiblement cylindrique. La surface interne 42 de la carcasse 18 est en contact avec chacun des plateaux de serragel4 au niveau de la face externe 30 de la deuxième partie 26. 15 La carcasse 18 présente un canal de refroidissement 44 s'étendant sur la surface interne 42, plus particulièrement entre les parties en contact avec les plateaux de serrage 14. Le canal de refroidissement 44 représenté à la figure 2 est, par exemple, creusé dans la carcasse. 20 Le canal de refroidissement 44 fait le tour de la carcasse. Il s'étend entre une première et une deuxième extrémités 46. La première extrémité correspond à une entrée de liquide dans le canal 44 et la deuxième extrémité correspond à une sortie de liquide. Le canal de refroidissement 44 est fermé de façon étanche par la tôle 16. Plus particulièrement, le canal de refroidissement 44 est délimité par la carcasse 25 18 d'une part et par la tôle 16 et éventuellement les plateaux de serrage 14 d'autre part. Ainsi, le canal de refroidissement 44 est apte à contenir un liquide de refroidissement en circulation. L'ensemble 10 comprend avantageusement au moins un joint 48 entre la carcasse 18 et chaque plateau de serrage 14. 30 L'ensemble de tôles magnétiques 20, les plateaux de serrage 14 et la tôle 16 sont en acier. La carcasse 18 est en fonte. Un procédé de mise en place d'une carcasse de refroidissement sur un ensemble 10 et notamment un moteur électrique va maintenant être décrit. 35 Dans un premier temps, un stator 12 tel que décrit précédemment est fourni. Puis un plateau de serrage 14 est positionné de part et d'autre du stator 20 du moteur selon la 3049403 6 direction axiale A. L'ensemble de tôles magnétiques 20 est ensuite pressé selon la direction axiale A par les plateaux de serrage 14, par exemple, à l'aide d'une presse. Une tôle 16 est alors enroulée autour de l'ensemble de tôles magnétiques 20 et partiellement autour des plateaux de serrage 14, de sorte à former un cylindre d'axe A 5 autour de l'ensemble de tôles magnétiques 20. La tôle est, par exemple, initialement plate avant d'être enroulée autour de l'ensemble de tôles magnétiques 20. Puis la tôle est soudée aux plateaux de serrage 14. L'ensemble comprenant le stator 12, les plateaux de serrage 14 et la tôle 16 sont emmanchés dans une carcasse de refroidissement 18 tubulaire tel que décrit 10 précédemment. L'emmanchage se fait par frettage à chaud, c'est-à-dire que la carcasse de refroidissement 18 est chauffée, par exemple en étuve, de sorte qu'elle se dilate afin de permettre l'emmanchage du stator 12. Après refroidissement, la carcasse est maintenue autour de l'ensemble grâce à la rétraction de la matière. La fixation ainsi réalisée est 15 ajustée et robuste. La carcasse de refroidissement 18 est, par exemple, formée par moulage de sorte qu'elle comprend une surface interne 42, sur laquelle s'étend au moins un canal de refroidissement 44. La présence du canal de refroidissement permet la mise en place de la circulation 20 d'un liquide autour du moteur. La chaleur du moteur se diffuse dans le stator puis la tôle, de telle sorte qu'un échange de chaleur est réalisé avec le liquide, le liquide permettant l'évacuation de la chaleur du moteur. Ainsi, la carcasse de refroidissement est apte à maintenir le moteur à une température convenable. Afin de mettre en place la carcasse, une soudure est réalisée entre une tôle et les 25 plateaux de serrage, c'est-à-dire que la soudure se fait entre deux aciers. Ainsi, il est possible de réaliser la carcasse en fonte, sans avoir à réaliser de soudure sur la fonte, ce qui est une étape complexe. Enfin, la production du moteur ne nécessite pas l'ajout d'une pièce coûteuse telle une chemise intermédiaire. La tôle et les plateaux de serrage ne représentent pas un 30 surcoût aussi important, de sorte qu'un tel procédé de mise en place est peu onéreux par rapport à un procédé nécessitant la mise en place d'une chemise. REVENDICATIONS1.- Ensemble (10) comprenant un stator (12), deux plateaux de serrage (14), une tôle cylindrique (16) et une carcasse de refroidissement (18) tubulaire, le stator (12) comprenant un ensemble de tôles magnétiques (20) ayant une forme cylindrique s'étendant selon un axe central (A), l'ensemble de tôles magnétiques (20) étant pressé selon la direction axiale (A) entre les deux plateaux de serrage (14), la tôle (16) étant enroulée autour de l'ensemble de tôles magnétiques (20) et partiellement autour des plateaux de serrage (14) de sorte à former un cylindre d'axe central (A) autour de l'ensemble de tôles magnétiques (20) et soudée aux plateaux de serrage (14), le stator (12), les plateaux de serrage (14) et la tôle (16) étant emmanchés dans la carcasse de refroidissement (18) selon la direction axiale (A). 2.- Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de tôles magnétiques (20) comprend un empilement selon la direction axiale de tôles magnétiques (22) de même rayon externe et ayant des centres alignés, les tôles magnétiques (22) étant placées les unes à la suite des autres. 3.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carcasse (18) comprend une surface interne (42) et en ce que la carcasse (18) présente un canal de refroidissement (44) s'étendant sur la surface interne (42). 4.- Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que le canal de refroidissement (44) est fermé de façon étanche par la tôle (16). 5.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble de tôles magnétiques (20), le plateau de serrage (14) et la tôle (16) sont en acier. 6.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carcasse (18) est en fonte. 7.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un joint (48) entre la carcasse (18) et chaque plateau de serrage (14). 3049403 8 8.- Procédé de mise en place d'une carcasse de refroidissement (18) sur un stator (12) comprenant les étapes suivantes : - fourniture d'un stator (12) comprenant un ensemble de tôles magnétiques (20) ayant une forme cylindrique s'étendant selon un axe central (A), 5 - positionnement d'un plateau de serrage (14) de part et d'autre de l'ensemble de tôles magnétiques (20) selon la direction axiale (A), - pressage de l'ensemble de tôles magnétiques (20) selon la direction axiale (A) par les plateaux de serrage (14), - enroulage d'une tôle (16) autour de l'ensemble de tôles magnétiques (20) et 10 partiellement autour des plateaux de serrage (14), de sorte à former un cylindre d'axe l'axe central (A) autour de l'ensemble de tôles magnétiques (20), - soudure de la tôle (16) aux plateaux de serrage (14), et - emmanchage du stator (12) dans une carcasse de refroidissement (18) tubulaire. 15 9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'emmanchage se fait par frettage à chaud. 10.- Procédé selon la revendication 8 ou 9, comprenant une étape de moulage de la carcasse de refroidissement (18), la carcasse de refroidissement (18) comprenant une 20 surface interne (42), sur laquelle s'étend au moins un canal de refroidissement (44).