Brevet FR3083033A1 — publié le 20191227

Machine électrique refroidie par un liquide caloporteur diélectrique La présente invention se rapporte de manière générale aux domaines de l'électrotechnique et de l'automobile et concerne plus précisément une machine électrique pour véhicule automobile électrique ou hybride. Les machines électriques pour véhicule électrique ou hybride, et notamment les moteurs fournissant un couple au système de transmission d'un tel véhicule, nécessitent un système de refroidissement performant. Un système de refroidissement connu pour moteur électrique, tel que celui décrit dans le document CN201355790, permet de refroidir au moins une partie des parties actives d'un moteur électrique, à l'aide d'un liquide diélectrique caloporteur de type huile. Un circuit de refroidissement injecte le liquide sur la partie supérieure du stator du moteur, le liquide s'écoule par gravité vers la partie inférieure du stator et est recueilli via des trous situés en partie basse du moteur, dans un réservoir. Un tel système de refroidissement présente un inconvénient dans certaines architectures moteur sur un véhicule électrique ou hybride. En effet, lors du déplacement d'un tel véhicule, avec un tel système le liquide serait déplacé dans le réservoir d'huile lors des accélérations, des freinages ou des virages du véhicule, de telle sorte que le liquide remonterait par les trous en partie basse du moteur, et noierait une partie de l'entrefer entre le rotor et le stator. Cela résulterait en une perte de performance du moteur et une émulsion du liquide, nuisible pour un bon refroidissement du moteur et une bonne lubrification des roulements de l'arbre rotor. Un des buts de l'invention est de remédier à au moins une partie des inconvénients de la technique antérieure en fournissant une machine électrique pour véhicule automobile électrique ou hybride refroidie par un liquide de 2 refroidissement diélectrique caloporteur, qui n'ait pas de pertes de performance du fait des virages, accélérations ou freinages du véhicule. A cette fin, l'invention propose une machine électrique pour véhicule automobile électrique ou hybride, comportant un carter apte à protéger les 5 parties actives de ladite machine électrique, un système de refroidissement comportant des moyens de projection d'un liquide de refroidissement diélectrique caloporteur sur au moins une partie desdites parties actives, un réservoir apte à recueillir par gravité ledit liquide de refroidissement s'écoulant au travers d'au moins un orifice d'une paroi séparant lesdites parties actives et 10 ledit réservoir, ladite machine étant caractérisée en ce qu'elle comporte au niveau dudit au moins un orifice, un volet fixé à ladite paroi et apte à occulter ledit au moins un orifice, un moyen élastique apte à ouvrir ledit volet sous l'effet de la gravité dudit liquide de refroidissement, et un moyen anti-retour apte à maintenir fermé ledit volet lorsqu'une force exercée sur ledit liquide de 15 refroidissement dans ledit réservoir amène ledit liquide contre ledit volet. Grâce à l'invention, le liquide de refroidissement ne remonte pas dans le carter ce qui noierait le rotor et créerait de l'émulsion. Ainsi les performances de la machine sont préservées. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit volet, ledit 20 moyen élastique et ledit moyen anti-retour sont formés d'une même membrane en matière élastique fixée de part et d'autre dudit au moins un orifice et dans laquelle est réalisé ledit volet, les bords de la portion fixe de ladite membrane recouvrant les bords dudit volet, les bords dudit volet formant une descente vers ledit réservoir. 25 Cette implémentation de l'invention a l'avantage d'être peu coûteuse et simple à fabriquer. Ladite membrane est de préférence en silicone, ce qui a l'avantage d'avoir une grande résistance aux températures élevées et d'avoir la déformation comme caractéristique mécanique. 30 Avantageusement encore, ladite membrane comporte des bords extérieurs concaves aptes à se fixer par élasticité sur les bords dudit au moins 3 un orifice. Ainsi la membrane est simple à installer, puisqu'il suffit de la clipser sur la paroi au niveau des orifices d'écoulement du liquide de refroidissement. Cette installation ne nécessite par ailleurs pas de modification d'un carter existant d'une machine électrique selon l'art antérieur. 5 Alternativement, ledit volet est disposé sous ladite paroi et est de dimensions plus importantes que celles dudit orifice, ledit moyen anti-retour comportant un ressort de rappel fixé sur une liaison pivot reliant ledit volet à ladite paroi. Cette alternative a l'avantage d'être utilisable sur des orifices d'écoulement d'huile de dimension importante, le volet étant rigide dans cette 10 implémentation alternative. Avantageusement, dans cette alternative ledit volet est fixé par ladite liaison pivot à un cadre fixé sur les bords dudit orifice à ladite paroi par des clips. Ainsi il est possible de bénéficier de l'invention sans modifier le carter existant d'une machine électrique selon l'art antérieur. 15 Préférentiellement, ledit volet et ledit cadre sont en matière plastique, ce qui a l'avantage d'être peu coûteux à réaliser. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture d'un 20 mode de réalisation préféré décrit en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente une machine électrique selon l'invention, - la figure 2 représente en détails la partie basse de la machine électrique de la figure 1, - la figure 3 représente en coupe une membrane utilisée dans ladite partie 25 basse, - la figure 4 représente une vue en relief de ladite membrane, - et la figure 5 représente une variante de réalisation de l'invention, en détails dans la partie basse d'une machine électrique selon l'invention. 30 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention représenté à la figure 1, une machine électrique ME selon l'invention comporte un carter CA 4 protégeant les parties actives de la machine telles que son stator STA et son rotor ROT. La machine électrique ME est destinée à fournir du couple à la roue d'un véhicule électrique ou hybride, et nécessite donc un système de refroidissement performant. 5 Pour se faire, elle comporte notamment un circuit de refroidissement OC apte à faire circuler de l'huile depuis un réservoir d'huile OT, vers les parties actives de la machine électrique ME, ici vers les chignons rotoriques. L'huile est projetée en sortie du circuit d'huile OC, par des injecteurs fixés dans les parois planes du carter CA de part et d'autre de la machine électrique ME, en vis-à-vis 10 des chignons rotoriques de la machine électrique ME. D'autres injecteurs en sortie du circuit d'huile OC projettent l'huile sur les roulements RO de l'arbre rotor, ces roulements étant fixés dans des logements de chacune des parois planes du carter CA de part et d'autre de la machine électrique ME. L'huile projetée par ces différents injecteurs s'écoule par gravité vers la 15 partie basse de la machine électrique ME, puis par des trous TR situés dans la paroi inférieure du carter CA, dans le réservoir d'huile OT. Une pompe OP située sur le circuit de refroidissement OC, aspire l'huile du réservoir d'huile OT et la réinjecte vers les parties actives de la machine électrique ME. Dans ce mode de réalisation de l'invention, trois orifices TR d'écoulement sont répartis 20 régulièrement sur la paroi inférieure du carter CA, mais en variante un seul orifice TR d'écoulement central est utilisé, ce qui diminue les risques de remontée d'huile. Afin d'empêcher l'huile de remonter dans l'entrefer de la machine 25 électrique ME, des membranes MB, visibles sur la figure 2, occultent les orifices TR tout en permettant à l'huile de s'écouler à travers les membranes MB. L'une de ces membranes MB, en matière souple telle que du silicone ou toute matière équivalente résistante à des températures comprises entre -40°C (degré Celsius) et 120°C, est visible en détails sur les figures 3 et 4. Elle comporte un 30 volet V souple qui s'abaisse vers le réservoir d'huile OT sous le poids de l'huile qui s'écoule depuis les parties actives de la machine électrique ME. Le volet V 5 est réalisé par une découpe dans la membrane MB, ou bien par moulage en même temps que la membrane MB. Dans le sens vertical par rapport à la machine électrique ME, c'est-à-dire dans le sens d'écoulement de l'huile en régime nominal, la section du volet est réalisée en biais. Ainsi les bords du volet 5 V forment une pente permettant l'écoulement de l'huile dans le réservoir, mais sont bloqués contre les bords correspondants du reste de la membrane MB lorsque l'huile est poussée contre la membrane MB depuis le réservoir d'huile OT, ce qui empêche sa remontée dans l'entrefer. En variante les bords du volet V ne sont pas réalisés en un biseau régulier mais forment une descente plus 10 irrégulière, par exemple en escalier, vers le réservoir OT. La membrane MB comporte de plus des bords en forme de rail permettant son clipsage sur les bords de la paroi du carter CA au niveau des orifices TR. Selon une alternative de réalisation représentée en figure 5, un cadre en 15 plastique est clipsé sur les bords des orifices TR. Sur un bord du cadre situé dans le réservoir, est fixé, par une liaison pivot LP, un volet V2 rigide également en plastique. Le plastique utilisé pour le volet V2 et le cadre supporte une température comprise entre -40°C et 120°C. Un ressort de rappel tarable permet de maintenir le volet V2 en contact avec le cadre. Ledit ressort est enroulé 20 autour d'une tige centrale, ladite tige relie le volet et le cadre par une liaison charnière. Ainsi le ressort de rappel permet l'ouverture du volet V2 et le passage de l'huile vers le réservoir OT lorsque celle-ci s'écoule depuis les parties actives de la machine ME, lorsque le véhicule roule à vitesse constante, sur une route 25 droite. Le volet V2 est de dimensions plus importantes que l'orifice TR, ainsi lors d'un virage ou d'une accélération/décélération brusque, l'huile contenue dans le réservoir OT est plaquée contre le volet V2 qui est bloqué par les bords de la paroi du carter CA et empêche l'huile de remonter dans l'entrefer. 6 D'autres variantes de réalisation de l'invention sont bien sûr envisageables, par exemple un autre liquide de refroidissement diélectrique caloporteur que l'huile REVENDICATIONS1. Machine électrique (ME) pour véhicule automobile électrique ou hybride, comportant un carter (CA) apte à protéger les parties actives (ROT, STAT) de ladite machine électrique (ME), un système de refroidissement comportant des moyens de projection d'un liquide de refroidissement diélectrique caloporteur sur au moins une partie desdites parties actives, un réservoir (OT) apte à recueillir par gravité ledit liquide de refroidissement s'écoulant au travers d'au moins un orifice (TR) d'une paroi séparant lesdites parties actives et ledit réservoir (OT), ladite machine (ME) étant caractérisée en ce qu'elle comporte au niveau dudit au moins un orifice (TR), un volet (V, V2) fixé à ladite paroi et apte à occulter ledit au moins un orifice (TR), un moyen élastique apte à ouvrir ledit volet (V, V2) sous l'effet de la gravité dudit liquide de refroidissement, et un moyen anti-retour apte à maintenir fermé ledit volet (V,V2) lorsqu'une force exercée sur ledit liquide de refroidissement dans ledit réservoir (OT) amène ledit liquide contre ledit volet (V, V2). 2. Machine électrique (ME) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit volet (V), ledit moyen élastique et ledit moyen anti-retour sont formés d'une même membrane (MB) en matière élastique fixée de part et d'autre dudit au moins un orifice (TR) et dans laquelle est réalisé ledit volet (V), les bords de la portion fixe de ladite membrane (MB) recouvrant les bords dudit volet (V), les bords dudit volet (V) formant une descente vers ledit réservoir (OT). 3. Machine électrique (ME) selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite membrane (MB) est en silicone. 4. Machine électrique (ME) selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en que ladite membrane (MB) comporte des bords extérieurs concaves aptes à se fixer par élasticité sur les bords dudit au moins un orifice (TR). 8 5. Machine électrique (ME) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit volet (V2) est disposé sous ladite paroi et est de dimensions plus importantes que celles dudit orifice (TR), ledit moyen anti-retour comportant un ressort de rappel fixé sur une liaison pivot (LP) reliant ledit volet (V2) à ladite paroi. 5 6. Machine électrique (ME) selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit volet (V2) est fixé par ladite liaison pivot (LP) à un cadre fixé sur les bords dudit orifice (TR) à ladite paroi par des clips. 10 7. Machine électrique (ME) selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit volet (V2) et ledit cadre sont en matière plastique. 15