Brevet FR3082673A1 — publié le 20191220

MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE L'invention concerne le domaine des machines électriques tournantes et elle concerne plus particulièrement les machines électriques tournantes munie d'éléments d'obturation limitant un rebouclage d'air chaud. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les machines électriques tournantes fonctionnant au moins en mode alternateur. De façon connue en soi, les machines électriques tournantes comportent un palier, formé de deux parties de palier distinctes et assemblées l'une avec l'autre, et à l'intérieur duquel sont disposés un stator et un rotor solidaire d'un arbre. Le stator et le rotor sont ainsi montés dans un palier, ou une partie de palier, configure pour porter à rotation l'arbre de sortie du rotor. Le rotor peut être un rotor à griffe comportant deux roues polaires et un noyau autour duquel est enroulée une bobine d'excitation. Dans un autre exemple, le rotor comporte un corps formé par un empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté. Le rotor comporte des pôles formés par exemple par des aimants permanents logés dans des cavités ménagées dans la masse magnétique du rotor. Alternativement, dans une architecture dite à pôles "saillante, les pôles sont formés par des bobines enroulées autour de bras du rotor. Par ailleurs, le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles minces formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue d'encoches dimensionnées pour recevoir des enroulements de phase. Ces enroulements traversent les encoches du corps du stator et forment des chignons faisant saillie de part et d'autre du corps du stator. Les enroulements de phase sont obtenus par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliées entre elles par soudage. Ces enroulements sont des enroulements polyphasés connectés en étoile ou en triangle dont les sorties sont reliées à un module électronique de puissance comportant notamment un pont redresseur et/ou onduleur. Un connecteur électrique assure la liaison électrique entre le stator et le module électronique de puissance situé à l'extérieur du palier de la machine électrique tournante. Le palier de la machine électrique tournante présente sensiblement une forme de révolution autour d'un axe longitudinal correspondant à l'axe de rotation longitudinal du rotor. Le palier comporte une 3 0 paroi périphérique et deux parois transversales agencées perpendiculairement à l'axe de rotation 2 longitudinal du rotor et formant les extrémités transversales du palier. Le connecteur est disposé en regard d'une des parois transversales du palier de la machine électrique tournante et des broches de connexion électriques traversent cette paroi transversale via des ouvertures transversales de connexion pour relier le connecteur électrique et les enroulements de phase du 5 stator. Plus précisément, le connecteur électrique repose en appui contre des plots situés sur la paroi transversale du palier de la machine électrique tournante. De cette manière, un dégagement axial est formé entre la paroi transversale du palier et le connecteur. Afin de refroidir la machine électrique tournante, un ventilateur est associé au rotor. Le 10 ventilateur permet la création d'un flux d'air, par le phénomène d'aspiration, qui entre axialement dans la machine électrique tournante par des ouvertures axiales d'entrée d'air ménagées dans un capot de protection. Ce flux d'air aspiré traverse un radiateur fixé contre le connecteur. Cette étape assure un refroidissement d'un module électronique de puissance et/ou d'un module électronique de commande monté sur le radiateur. Le flux d'air aspiré traverse alors le 15 connecteur, le dégagement axial entre le connecteur et le palier, puis le palier via des ouvertures axiales d'entrée d'air pour passer à travers le stator et en particulier son bobinage électrique afin d'agir thermiquement sur ce dernier. Après avoir récupéré des calories émises notamment par le stator et le bobinage électrique associé, le flux d'air réchauffé est évacué latéralement par rapport à l'arbre de rotation de la 20 machine électrique tournante par l'intermédiaire d'ouvertures latérales situées sur la paroi périphérique du palier. Ce flux d'air permet donc le refroidissement des composants internes à la machine électrique tels que les chignons de bobine ou encore l'ensemble rotor et stator. La température du stator et celle du rotor étant bien supérieures à celles des modules électroniques, le flux d'air qui est réchauffé par son passage dans le radiateur permet quand même un bon 25 refroidissement de l'ensemble rotor stator. Cependant, lors de l'évacuation latérale du flux d'air, un phénomène de rebouclage de ce flux d'air peut s'effectuer. En effet, le flux d'air, en sortant par les ouvertures latérales de la paroi périphérique du palier se retrouve à proximité des ouvertures transversales et donc du dégagement axial délimité par le connecteur et la paroi transversale du palier. Or, l'aspiration 3 0 créée par le ventilateur agit directement sur ce flux d'air sortant qui se trouve à proximité du dégagement axial. Le flux d'air sortant est donc aspiré une nouvelle fois au niveau du connecteur et retraverse les ouvertures axiales d'entrée d'air du palier pour repasser à travers le stator. L'inconvénient de ce rebouclage du flux d'air est que l'air réinjecté est chaud et diminue la capacité de refroidissement du flux d'air amené à pénétrer dans le stator. Le stator n'est de la 5 sorte pas convenablement refroidi par le flux d'air. De plus, ce flux d'air réinjecté ayant déjà traversé le stator, peut avoir une température supérieure à celle des modules électroniques et ainsi peut réchauffer lesdits modules notamment via le connecteur. Cette insuffisance en matière de refroidissement de la machine électrique tournante peut nuire aux capacités de fonctionnement de celle-ci. 10 L'invention vise donc à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant une machine électrique tournante comportant : - un stator et un rotor monté mobile autour d'un axe de rotation longitudinal, ledit stator présentant un bobinage muni de sorties de phase, - un palier comprenant une paroi transversale, munie d'au moins une ouverture 15 transversale autorisant le passage d'au moins une sortie de phase, et une paroi périphérique, perpendiculaire à la paroi transversale, - un connecteur, en contact avec le palier, qui assure la liaison électrique entre le stator et un module électronique de puissance situé à l'extérieur du palier, le connecteur reposant contre au moins un plot en saillie de la paroi transversale du palier de manière à créer un dégagement 2 0 axial entre le connecteur et la paroi transversale du palier. Selon l'invention, la paroi transversale du palier ou le connecteur porte au moins un muret axial, qui s'étend au sein du dégagement axial et qui entoure au moins partiellement l'ouverture transversale autorisant le passage de sortie de phase. De cette manière, le passage du flux sortant par l'ouverture transversale de la paroi 2 5 transversale vers le dégagement axial est obstrué par la présence de cette chicane formée par le muret axial. L'invention permet donc d'éviter le rebouclage du flux d'air chaud sortant de la machine électrique tournante, ce qui améliore les capacités de refroidissement de cette dernière. En effet, la 4 chicane réduit fortement la section de passage au sein du dégagement axial ce qui limite avantageusement le rebouclage de ce flux d'air chaud vers le centre du stator. La présence du muret axial permet également de ne pas limiter les dimensions de l'ouverture transversale pour ne pas diminuer l'évacuation axiale du flux d'air et ne pas rendre 5 plus difficile le passage de sortie de phase à travers ladite ouverture transversale. On entend par « axial » une dimension selon la direction de l'axe de rotation de la machine électrique tournante, c'est-à-dire ici l'axe de rotation longitudinal autour duquel est monté mobile le rotor. Selon une caractéristique, les sorties de phase s'étendent parallèlement à l'axe de rotation. 10 Selon une caractéristique, la paroi transversale du palier et le connecteur portent chacun au moins un muret axial qui entoure au moins partiellement l'ouverture transversale autorisant le passage de sortie de phase. De cette manière on augmente la capacité d'obturation de la chicane en augmentant le chemin à parcourir par le flux d'air pour sortir de la chicane formée par les murets axiaux. De 15 plus, on crée un conduit non linéaire pour le flux d'air le traversant ce qui améliore les capacités d'obturation de la chicane. Selon une caractéristique, une distance comprise entre le muret axial porté par le connecteur et le muret axial porté par la paroi transversale du palier est sensiblement égale à la distance entre le muret axial porté par le connecteur et la paroi transversale du palier qui est elle- 2 0 même égale à la distance entre le muret axial porté par la paroi transversale et le connecteur. Selon une caractéristique relative à un premier mode de réalisation de la chicane, le muret axial porté par le connecteur est situé entre le muret axial porté par la paroi transversale du palier et la sortie de phase passant à travers l'ouverture transversale correspondante. Ainsi, la sortie de phase est entourée successivement par le muret axial du connecteur puis par le muret 25 axial du palier. Selon une caractéristique, le muret axial porté par le connecteur est en regard de la paroi transversale du palier. 5 On entend par l'expression a en regard » que le muret axial porté par le connecteur ne se trouve pas disposé en travers de l'ouverture transversale, de sorte qu'il ne gêne pas l'évacuation de flux d'air. Au contraire, le muret axial est disposé à l'extérieur de la surface projetée par l'ouverture transversale sur le connecteur et vise à bloquer la progression radiale du flux d'air en 5 sortie de l'ouverture transversale et à faciliter son guidage axial. Selon une caractéristique relative à un second mode de réalisation de la chicane, le muret axial porté par la paroi transversale du palier est situé entre le muret axial porté par le connecteur et la sortie de phase passant à travers l'ouverture transversale correspondante. Ainsi la sortie de phase est entourée successivement par le muret axial du palier puis par le muret axial 10 du connecteur. Selon une caractéristique, chaque muret axial s'étend sur au moins la moitié de la dimension axiale formant le dégagement axial. Cela permet d'améliorer le blocage du passage d'air par la chicane. Selon une caractéristique, chaque muret axial s'étend sur une distance inférieure à la 15 dimension axiale formant le dégagement axial. Cela permet de simplifier l'assemblage du connecteur sur le palier en prenant en compte les différentes tolérances. Selon une caractéristique, le connecteur présente une première face interne en saillie de laquelle s'étend autour d'une ouverture transversale un muret axial et une deuxième face externe opposée en saillie de laquelle s'étend un muret de cheminement, le muret de cheminement étant 2 0 aligné avec le muret axial porté par le connecteur. On comprend ici que le muret de cheminement est placé dans le prolongement axial du muret axial porté par le connecteur. Le muret de cheminement est donc placé sur la face externe du connecteur, en saillie de cette face externe du connecteur et orienté dans le sens opposé au muret axial de connecteur auquel il est lié. 25 De plus, chaque couple formé par un muret axial et un muret de cheminement respectivement portés par le connecteur est positionné autour d'une sortie de phase de manière à entourer au moins partiellement cette dernière. 6 Selon une caractéristique, au moins un muret de cheminement comporte au moins un moyen de fixation de la sortie de phase. Ce moyen de fixation permet de maintenir la sortie de phase traversant l'ouverture transversale au connecteur. Selon une caractéristique, la machine électrique tournante comprend au moins autant de 5 murets axiaux que d'ouvertures transversales. En particulier, la machine électrique tournante comprend au moins autant de couples de murets axiaux, l'un porté par le connecteur et l'autre par la paroi transversale du palier, que d'ouvertures transversales. Selon une caractéristique, chaque ouverture transversale est traversée par plusieurs sorties de phase ou par une unique sortie de phase. 10 Selon une caractéristique, la machine électrique tournante comprend au moins autant de murets axiaux ou de couples de murets axiaux, l'un porté par le connecteur et l'autre par la paroi transversale du palier, que de sorties de phase. Autrement dit chaque ouverture transversale est traversée par une unique sortie de phase. Selon une caractéristique, le muret axial entoure au moins partiellement plusieurs 15 ouvertures transversales autorisant le passage de sortie de phase. 11 y a alors plus d'ouvertures transversales que de muret axial. Selon une caractéristique, la machine électrique tournante comporte un capot de protection monté sur le palier, ledit capot comprenant une plaque s'étendant transversalement, une jupe périphérique s'étendant axialement à partir de la plaque et un muret s'étendant en saillie à partir 2 0 de la plaque dans une direction sensiblement axiale de manière à entourer au moins partiellement une sortie de phase. Par exemple, le muret est disposé de manière à entourer une ouverture formée dans la plaque. Par exemple, sans que celui-ci ne soit limitatif, la machine électrique tournante est alimentée en courant triphasé, la paroi transversale est traversée par trois sorties de phase, ce qui 25 implique l'installation d'au moins trois chicanes qui respectivement entourent partiellement chacune des trois sorties de phase ou d'une unique chicane entourant partiellement les trois sorties de phase. Dans un autre exemple, sans que celui-ci ne soit limitatif, la machine électrique tournante est alimentée en courant double triphasé, la paroi transversale est traversée par six sorties de 7 phase, ce qui implique l'installation d'au moins six chicanes qui respectivement entourent partiellement chacune des sorties de phase ou d'une unique chicane entourant partiellement les six sorties de phase ou encore de deux chicanes entourant qui respectivement entourent partiellement chacune deux groupes de trois sorties de phase. 5 Selon une caractéristique, au moins une ouverture transversale correspondant à une sortie de phase est connectée à au moins une ouverture latérale formée dans la paroi périphérique. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : 10 - la figure 1 est une vue générale d'un palier de machine électrique tournante, muni de trois sorties de phase disposées entre un stator logé dans le palier et un connecteur électrique, la machine électrique tournante comportant des murets axiaux formant des éléments d'obturation autour des sorties de phase, la figure 2 est une vue de détail d'une sortie de phase du palier pourvu des murets 15 axiaux formant un élément d'obturation, - la figure 3 est une vue en perspective du palier seul tel que représenté en figure 1 muni de murets axiaux formant les éléments d'obturation du palier, - la figure 4 est une vue en perspective, de dessous, du connecteur tel qu'illustré en figure 1, munie de murets axiaux formant partie des éléments d'obturation, 20 la figure 5 est une vue en coupe radiale du stator rendant visible une sortie de phase du palier entourée d'une REVENDICATIONS1. Machine électrique tournante comportant : - un stator et un rotor monté mobile autour d'un axe de rotation longitudinal, ledit stator présentant un bobinage muni de sorties de phase (2), - un palier (1) comprenant une paroi transversale (1i), munie d'au moins une ouverture transversale (111) autorisant le passage d'au moins une sortie de phase (2), et une paroi périphérique (12), perpendiculaire à la paroi transversale (II), - un connecteur (3), en contact avec le palier (0, qui assure la liaison électrique entre le stator et un module électronique de puissance situé à l'extérieur du palier, le connecteur (3) reposant contre au moins un plot (112) en saillie de la paroi transversale (11) du palier (I) de manière à créer un dégagement (4) axial entre le connecteur (3) et la paroi transversale (11) du palier (0, caractérisée en ce que la paroi transversale (11) du palier (0 ou le connecteur (3) porte au moins un muret axial (51, 511, 512), qui s'étend au sein du dégagement axial et qui entoure au moins partiellement l'ouverture transversale (III) autorisant le passage de sortie de phase (2). 2. Machine électrique tournante selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la paroi transversale (11) du palier (I) et le connecteur (3) portent chacun au moins un muret axial (51) qui entoure au moins partiellement l'ouverture transversale (I11) autorisant le passage de sortie de phase (2). 3. Machine électrique tournante selon la revendication précédente, caractérisée en cc qu'une distance (Di) comprise entre le muret axial (512) porté par le connecteur (3) et le muret axial (510 porté par la paroi transversale (11) du palier (0 est sensiblement égale à la distance entre le muret axial (512) porté par le connecteur (3) et la paroi transversale (11) du palier (I) qui est elle-même égale à la distance entre le muret axial (510 porté par la paroi transversale (11) et le connecteur (3). 4. Machine électrique tournante selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le muret axial (512) porté par le connecteur (3) est situé entre le muret axial (511) porté par la paroi transversale (11) du palier (0 et la sortie de phase (2) passant à travers l'ouverture transversale 3 0 (in) correspondante. 17 5. Machine électrique tournante selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le muret axial (512) porté par le connecteur (3) est en regard de la paroi transversale 00 du palier (1). 6. Machine électrique tournante selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en cc que le 5 muret axial (511) porté par la paroi transversale (n) du palier (i) est situé entre le muret axial (512) porté par le connecteur (3) et la sortie de phase (2) passant à travers l'ouverture transversale (m) correspondante. 7. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque muret axial (51) s'étend sur au moins la moitié de la dimension 10 axiale (LI) formant le dégagement (4) axial. 8. Machine électrique tournante selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le connecteur (3) présente une première face interne (31) en saillie de laquelle s'étend autour d'une ouverture transversale un muret axial (512) et une deuxième face externe (32) opposée en saillie de laquelle s'étend un muret de cheminement (53), le muret de cheminement 15 (53) étant aligné avec le muret axial (512) porté par le connecteur (3). 9. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en cc que la machine électrique tournante comprend au moins autant de murets axiaux (51) que d'ouvertures transversales (III). 10. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications I à 8, 20 caractérisée en ce que le muret axial (51, 511, 512) entoure au moins partiellement plusieurs ouvertures transversales (III) autorisant le passage de sortie de phase (2).