Brevet FR3128668A1 — publié le 20230505

L’invention concerne un vase d’expansion (150) pour circuit de refroidissement de moteur électrique à flux axial, comportant : - un récipient (151) adapté à contenir un liquide de refroidissement, - une membrane déformable (152) qui délimite deux compartiments (158, 159) dans le récipient et qui est adaptée à épouser la forme de la surface du liquide de refroidissement contenu dans un premier desdits compartiments, et - un moyen de régulation (153) de la pression dans un second desdits compartiments. Figure pour l’abrégé : Fig.2 Circuit de refroidissement à basse pression Domaine technique de l'invention La présente invention concerne de manière générale le refroidissement des machines électriques ou thermiques. Elle concerne plus particulièrement un vase d’expansion pour circuit de refroidissement, comportant un récipient adapté à contenir un liquide de refroidissement. L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le refroidissement des machines électriques, et notamment dans celui des machines électriques à flux axial. Elle concerne également un groupe-moteur comportant un moteur électrique et un circuit de refroidissement du moteur électrique, dont les entrée et sortie sont branchées sur le moteur électrique et qui comprend une pompe de liquide de refroidissement, un échangeur thermique, et un vase d’expansion. Etat de la technique Un véhicule automobile électrique ou hybride comporte pour sa propulsion une machine électrique. A titre d’exemple, la machine électrique peut être du type à flux axial et comporter un carter qui loge un rotor en forme de disque flanqué d’un ou de deux stators. Chaque stator comporte un châssis en forme de disque sur une face duquel s’élèvent des dents, et des bobines de fils électriques enroulées autour des dents. Lors de son fonctionnement, un tel moteur électrique émet beaucoup de chaleur, qu’il est nécessaire d’évacuer. Il est alors connu du document FR2823382 d’employer de l’huile pour refroidir le moteur en la faisant circuler entre les bobines du moteur (dans des espaces appelés « encoches statoriques »). Cette solution est assez efficace puisque l’huile présente des propriétés diélectriques et peut donc entrer en contact direct avec les bobines pour les refroidir. Du fait de l’augmentation de sa température lors du fonctionnement du moteur électrique, l’huile, qui n’est pas compressible, augmente de volume. Il est alors connu d’utiliser un vase d’expansion pour absorber les différences de volume d’huile lorsque la température du moteur électrique varie. Un tel vase d’expansion comporte généralement un récipient rigide, fermé par un bouchon équipé d’un clapet de surpression, permettant d’évacuer l’air contenu dans le vase lorsque sa pression dépasse un seuil, et d’un clapet de dépression permettant de faire entrer de l’air dans le vase lorsque la pression y est inférieure à un autre seuil. La pression dans un tel vase peut alors varier entre les deux seuils, si bien que la pression du liquide de refroidissement dans le circuit varie également. L’inconvénient est qu’il est alors difficile de trouver une solution permettant, lorsque la pression augmente, de garantir une bonne étanchéité dans le moteur électrique (pour éviter que l’huile ne s’échappe du chemin prévu) et un débit homogène au travers des différentes encoches statoriques (pour obtenir un refroidissement homogène des différentes bobines du moteur). Présentation de l'invention Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose une solution dans laquelle la pression du liquide de refroidissement reste peu élevée, ce qui réduit les problèmes d’étanchéité. Plus particulièrement, on propose selon l’invention un vase d’expansion tel que défini dans l’introduction, dans lequel il est prévu une membrane déformable qui est adaptée à épouser la forme de la surface du liquide de refroidissement. Cette membrane déformable sépare le liquide de refroidissement de l’air extérieur. Elle est conçue pour se déformer de manière à absorber à elle seule les variations de volume du liquide de refroidissement dans le circuit de refroidissement. Elle est en outre conçue pour se déformer sans nécessiter une augmentation importante de la pression du liquide de refroidissement. Ainsi, grâce à l’invention, la pression de l’huile au niveau du vase d’expansion reste sensiblement égale à la pression atmosphérique. Or la pression en chaque point du circuit de refroidissement dépend de cette pression. Par conséquent, la pression du liquide de refroidissement en tout point du moteur électrique reste limitée et ne varie pas d’un instant à l’autre. De ce fait, l’étanchéité du circuit de refroidissement est plus facile à garantir. D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du vase d’expansion conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - ladite membrane déformable délimite deux compartiments dans le récipient, dont un compartiment adapté à contenir le liquide de refroidissement, et un compartiment qui présente une ouverture de mise à l’air libre ; - ladite membrane est étirable élastiquement ; - ladite membrane est réalisée dans une matière souple et présente des replis ou des ondulations. L’invention porte aussi sur un groupe moteur tel que défini en introduction, dont le vase d’expansion est tel que précité. Des caractéristiques avantageuses et non limitatives du groupe moteur conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - le moteur électrique comporte un carter, un rotor et un stator qui est équipé de bobines délimitant entre elles des encoches statoriques ; - le carter délimite un collecteur annulaire dont l’entrée est branchée à la sortie du circuit de refroidissement et qui débouche dans chacune des encoches statoriques via des ouvertures distinctes ; - le liquide de refroidissement subit entre la sortie du collecteur annulaire et la sortie desdites ouvertures une perte de charge qui est strictement supérieure à celle subie par le liquide de refroidissement lors de son passage dans les encoches statoriques ; - le liquide de refroidissement subit entre la sortie du collecteur annulaire et la sortie desdites ouvertures une perte de charge qui est strictement supérieure à celle subie par le liquide de refroidissement entre la sortie des ouvertures et l’entrée du circuit de refroidissement ; - il est prévu des moyens de séparation permettant d’isoler des chemins de circulation du liquide de refroidissement entre chaque ouverture et chaque encoche statorique ; - il est prévu une chicane entre chaque ouverture et chaque encoche statorique, forçant le liquide de refroidissement à changer au moins deux fois de direction ; - le liquide de refroidissement est une huile. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. Vase d’expansion (150) pour circuit de refroidissement (100) comportant un récipient (151) adapté à contenir un liquide de refroidissement, caractérisé en ce qu’il comporte une membrane déformable (152) qui est adaptée à épouser la forme de la surface du liquide de refroidissement. Vase d’expansion (150) selon la revendication précédente, dans lequel ladite membrane déformable (152) délimite deux compartiments (158, 159) dans le récipient (151), dont un compartiment (158) adapté à contenir le liquide de refroidissement, et un compartiment (159) qui présente une ouverture (153) de mise à l’air libre. Vase d’expansion (150) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite membrane (152) est étirable élastiquement. Vase d’expansion (150) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite membrane (152) est réalisée dans une matière souple et présente des replis ou des ondulations. Groupe moteur (10) comportant un moteur électrique (200) et un circuit de refroidissement (100) du moteur électrique (200), dont les entrée et sortie sont branchées sur le moteur électrique (200), ledit circuit de refroidissement (100) comprenant : - une pompe (110) de liquide de refroidissement, - un échangeur de chaleur (120), et - un vase d’expansion (150), caractérisé en ce que le vase d’expansion (150) est conforme à l’une des revendications précédentes. Groupe moteur (10) selon la revendication 5, dans lequel le moteur électrique (200) comporte un carter (231), un rotor et un stator (201) qui est équipé de bobines (220) délimitant entre elles des encoches statoriques (210), dans lequel le carter (231) délimite un collecteur annulaire (230) qui est branché en entrée à la sortie du circuit de refroidissement (100) et qui débouche dans chacune des encoches statoriques (210) via des ouvertures (211) distinctes. Groupe moteur (10) selon la revendication 6, dans lequel le liquide de refroidissement subit entre la sortie du collecteur annulaire (230) et la sortie desdites ouvertures (211) une perte de charge qui est strictement supérieure à celle subie par le liquide de refroidissement lors de son passage dans les encoches statoriques (210), et qui est préférentiellement supérieure à celle subie par le liquide de refroidissement entre la sortie des ouvertures (211) et l’entrée du circuit de refroidissement (100). Groupe moteur (10) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel il est prévu des moyens de séparation (206) permettant d’isoler des chemins de circulation du liquide de refroidissement entre chaque ouverture (211) et chaque encoche statorique (210). Groupe moteur (10) selon l’une des revendications 6 à 8, dans lequel il est prévu une chicane (212) entre chaque ouverture (211) et chaque encoche statorique (210), forçant le liquide de refroidissement à changer au moins deux fois de direction. Groupe moteur (10) selon l’un des revendications 5 à 9, dans lequel le liquide de refroidissement est une huile.