Brevet FR3152169A1 — publié le 20250221

Pompe à huile électronique hautement intégrée La présente invention propose une pompe à huile électronique hautement intégrée, comprenant : un boîtier de pompeéquipé d’un moteur électrique et d’une pompe à rotor montée à l'intérieur du moteur électrique, un roulement à billes (7) étant prévu entre le moteur électrique et la pompe à rotor, le moteur électrique est composé de composants de stator et de rotor du moteur électrique (2), la pompe à rotor est composée d’une roue dentée interne (6), d’une roue dentée externe (3) et d’une goupille (5), ledit composant de stator est équipé d'un rotor de moteur électrique creux (2) sur le côté intérieur, la roue dentée externe (3) est équipée et intégrée audit rotor de moteur électrique (2) et ainsi assemblée en un seul ensemble, ce qui permet de réduire considérablement les dimensions et le poids du système. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2 Pompe à huile électronique hautement intégrée La présente invention concerne le domaine technique des pompes à huile électroniques pour les véhicules à énergie nouvelle, plus précisément, une pompe à huile électronique hautement intégrée. Contexte technique Grâce au progrès accéléré de la technologie de l'électrification des véhicules et des véhicules à énergie nouvelle, la pompe à huile électronique intégrée connaît une application plus fréquente pour son haute efficacité, ses économies d'énergie, sa facilité et sa diversité de contrôle, etc, elle est principalement composée de trois parties : la pompe à rotor, le moteur électrique, le contrôleur, etc. Aujourd'hui, la plupart des pompes à huile électroniques sont de grande dimension, occupant un espace plus large, et dont le coût de fabrication est élevé ; la plupart du roulement entre le moteur électrique et la pompe à rotor est installé sur le support de roulement, rendant la hauteur de la pompe à huile électronique plus élevée ; dans la plupart des cas, la cavité est présente dans le boîtier de la pompe et la pompe à rotor, et le frottement de l'extrémité de la pompe à rotor est plus important, entraînant une perte importante de la pompe à rotor ; pour éviter que la température de stator du moteur électrique d'entraînement ne soit trop élevée et ne provoque des dommages au stator du moteur électrique d'entraînement, il faut que l'huile de la boîte de vitesses refroidisse le stator du moteur électrique d'entraînement, mais dans la plupart des cas, le chemin d'écoulement de l'huile de lubrification vers le stator est long, réduisant ainsi l'effet de refroidissement. La présente invention consiste à présenter une pompe à huile électronique hautement intégrée, avec une conception structurelle rationnelle, une petite dimension, un bon effet de refroidissement et un faible coût de fabrication. Contenu de l'invention Devant les problèmes rencontrés dans le domaine des techniques existantes, la présente invention consiste à concevoir une pompe à huile électronique hautement intégrée, de petite dimension, avec un refroidissement rapide du stator et un faible frottement sur l'extrémité de la pompe à rotor, qui peut améliorer efficacement l'efficacité du système de la pompe à huile électronique. La solution technique de la présente invention est la suivante : Une pompe à huile électronique hautement intégrée, comprenant : un boîtier de pompe équipé d’un moteur électrique et d’une pompe à rotor, cette dernière étant montée à l'intérieur du moteur électrique, où un roulement à billes est prévu entre le moteur électrique et la pompe à rotor, le moteur électrique est composé de composants de stator et de rotor du moteur électrique, la pompe à rotor est composée d’une roue dentée interne, d’une roue dentée externe et d’une goupille, ledit composant de stator est équipé d'un rotor de moteur électrique creux sur le côté intérieur, la roue dentée externe est équipée et intégrée audit rotor de moteur électrique et ainsi assemblée en un seul ensemble, ce qui permet de réduire considérablement les dimensions et le poids du système, le centre dudit rotor de moteur électrique est équipé d’une chemise d'arbre, cette dernière est équipée de la goupille sur son côté intérieur, est aussi équipée de la roue dentée interne sur son côté extérieur, ladite roue dentée interne et la goupille sont respectivement assemblées avec la chemise d'arbre en un seul ensemble, où la roue dentée interne est engrenée avec la roue dentée externe. Avantageusement, ledit roulement à billes est prévu entre le rotor du moteur électrique et la roue dentée externe, pour que le roulement à billes soit installé à l'extrémité de la pompe à rotor, ce qui permet la suppression de la cavité entre le moteur électrique et la pompe à rotor, la réduction de la hauteur de la pompe à huile électronique, ainsi que la réduction considérable du poids et du volume de la pompe à rotor. Avantageusement, ledit roulement à billes est usiné par le même gabarit mécanique que le boîtier de pompe, pour assurer la régularité d'entrefer entre le stator et le rotor du moteur électrique. Avantageusement, les coefficients de dilatation thermique du stator du moteur électrique et du corps de la pompe à rotor sont identiques, réduisant considérablement l'effet de la température sur l'entrefer de la pompe à huile. Avantageusement, le boîtier de pompe est équipé d'une entrée d'huile et d'une sortie d'huile. Avantageusement, ledit rotor du moteur électrique et la roue dentée externe entraînent la roue dentée interne à tourner sur la chemise d'arbre pour pressuriser une huile de refroidissement entrant par l'entrée d'huile, pour qu'un circuit de l'huile de refroidissement pressurisée passe par la goupille pour atteindre le composant de stator, et pour le refroidir, et que l'huile de refroidissement qui échange de la chaleur revienne dans une zone de basse pression ; l'autre circuit de l'huile de refroidissement pressurisée passe par une zone de haute pression et est vidangé directement par la sortie d'huile. Avantageusement, ladite goupille est pourvue d’un canal d'écoulement interne pour le passage de l'huile de refroidissement. Les effets avantageux de la présente invention sont les suivants en comparaison avec les techniques existantes : 1) En appliquant la solution technique de la présente invention, grâce à l'installation de la roue dentée externe à l'intérieur du rotor du moteur électrique, qui est intégrée au rotor du moteur électrique et assemblée en un seul ensemble, d'une part, le volume et le poids du système est considérablement réduit, et les coûts de matériel et de production du système sont réduits de manière significative ; d'autre part, le frottement de la cavité de la pompe du rotor est réduit efficacement, contribuant ainsi à l'amélioration de l'efficacité du système ; 2) Le roulement à billes de la présente invention est installé entre le rotor du moteur électrique et la roue dentée externe, il supporte la rotation du moteur électrique et de la roue dentée externe pour qu'il soit installé à l'extrémité de la pompe à rotor, ce qui permet la suppression de la cavité entre le moteur électrique et la pompe à rotor, la réduction de la hauteur de la pompe à huile électronique, ainsi que la réduction considérable du poids et du volume de la pompe à rotor ; 3) À la différence de la pompe à huile électronique traditionnelle, où le rotor du moteur électrique est assemblé dans le support de roulement à billes, puis assemblé dans le roulement à billes et la roue dentée de la pompe, le support de roulement à billes est supprimé dans la présente invention, ce qui permet, d'une part, de réduire la hauteur totale de la pompe à huile électronique, de diminuer le chemin de l'huile de refroidissement pressurisée vers le composant de stator, et donc de réduire le temps de refroidissement et ainsi d'améliorer l'effet de refroidissement, et, d'autre part, d'éviter les erreurs cumulatives de montage et de prévenir les problèmes d'excentricité potentielle de l'entrefer ; 4) Dans la présente invention, la roue dentée externe de la pompe à rotor et le rotor du moteur électrique sont directement montés avec le roulement à billes pour contrôler directement l'entrefer de l'extrémité de la pompe à rotor, la roue dentée externe entraîne le boîtier à tourner de manière synchrone, réduisant considérablement le frottement de l'extrémité de la pompe et améliorant vraiment l'efficacité du système ; 5) Dans la présente invention, comme la roue dentée externe est intégrée au rotor du moteur électrique, le coefficient de dilatation thermique du stator du moteur électrique et du corps de la pompe est identique, ce qui réduit considérablement l'effet de la température sur l'entrefer de la pompe à huile, assure avec précision l'entrefer de l'extrémité de la pompe et réduit ou évite efficacement l'effet de la température sur l'efficacité du débit dans le système ; 6) Dans la présente invention, le roulement à billes et le boîtier de la pompe sont usinés par le même gabarit mécanique, qui leur confère une coaxialité et une concentricité très précises, et qui peut contrôler avec précision l'excentricité de l'entrefer ; 7) Dans la présente invention, le contrôle précis de l'entrefer entre le diamètre externe du roulement à billes, le diamètre interne du corps de pompe, et le roulement à billes sans support de roulement contrôle directement l'entrefer de l'extrémité de la pompe, permettent de réduire et d'éliminer efficacement les problèmes d'excentricité potentielle de l'entrefer quand le roulement à billes et la roue dentée de la pompe sont connectés ; 8) Dans la présente invention, le rotor du moteur électrique et la roue dentée externe entraînent ensemble la roue dentée interne à tourner sur la chemise d'arbre pour pressuriser l'huile de refroidissement entrant par l'entrée d'huile, pour qu'un circuit de l'huile de refroidissement pressurisée passe par la goupille pour atteindre le composant de stator, et pour le refroidir, ce qui réduit effectivement la température du composant chauffant ; 9) Dans la présente invention, la goupille est conçue pour être fixée statiquement, la chemise d'arbre est directement assemblée sur la goupille, sous entraînement de la roue dentée externe, la roue dentée interne tourne par rapport à la chemise d'arbre, les deux parties se lubrifient mutuellement pour réduire les frottements et la perte du système de pompe, et ainsi améliorer efficacement la stabilité de rotation de la pompe ; 10) À la différence de la pompe à huile électronique traditionnelle, dans la présente invention, le temps de passage de l'huile de refroidissement pressurisée vers le stator est réduit, permettant ainsi un meilleur refroidissement ; 11) Dans la présente invention, la pompe à huile électronique hautement intégrée est conçue de manière raisonnable, très intégrée, de petite dimension et de faible poids, et possède un bon effet de refroidissement sur le composant chauffant. Description du plan en annexe FIG. 1 montre le schéma de structure générale de la pompe à huile électronique hautement intégrée de la présente invention ; FIG. 2 montre la coupe de la pompe à huile électronique hautement intégrée de la présente invention. Dans les figures : 1. Boîtier de la pompe ; 101. Entrée d'huile ; 102. Sortie d'huile ; 2. Rotor du moteur électrique ; 3. Roue dentée externe ; 4. Chemise d'arbre ; 5. Goupille ; 6. Roue dentée interne ; 7. Roulements à billes ; 8. Stator ; 9. Enroulement du stator ; 10. Aimant radial ; 11. Concentrateur ; 12. Contrôleur ; 13. Plaque d'étanchéité de l'isolation thermique ; 14. Grille filtre. Méthodes pratiques spécifiques La présente invention est décrite en détail ci-après avec les figures en annexe, de manière illustrative et non limitative. Comme le montre la FIG. 1 , c'est une pompe à huile électronique hautement intégrée, comprenant le boîtier de pompe 1, l'entrée d'huile 101 au fond du boîtier de pompe 1, et la sortie d'huile 102 sur le côté du boîtier de pompe 1, où une grille filtre 14 est prévue à l'entrée d'huile 101 pour filtrer l'huile de lubrification. Dans le présent cas d'application, le boîtier de la pompe 1 est en aluminium. Le boîtier de la pompe 1 est pourvu du moteur électrique et de la pompe à rotor à l'intérieur, cette dernière est installée dans le moteur électrique, un roulement à billes 7 est installé entre le moteur électrique et la pompe à rotor de sorte qu'il est monté à l'extrémité de la pompe à rotor, et le moteur électrique est composé du composant de stator et du rotor de moteur électrique 2, et la pompe à rotor est composée de la roue dentée interne 6, de la roue dentée externe 3 et de la goupille 5. Comme le montre la FIG. 2 , le rotor du moteur électrique 2 est installé du côté intérieur du composant de stator et est pourvu de la roue dentée externe 3 qui est intégrée au rotor du moteur électrique 2 et assemblée en un seul ensemble, le centre du rotor du moteur électrique 2 est pourvu de la chemise d'arbre 4, et cette dernière est pourvue de la goupille 5 du côté intérieur, et de la roue dentée interne 6 du côté extérieur, la roue dentée interne 6 et la goupille 5 sont respectivement assemblées avec la chemise d'arbre 4 en un seul ensemble, où la roue dentée interne 6 est engrenée avec la roue dentée externe 3. Dans la présente invention, la roue dentée externe est intégrée au rotor du moteur électrique 2 et assemblée en un seul ensemble, d'une part, le volume et le poids du système est considérablement réduit, et les coûts de matériel et de production du système sont réduits de manière significative ; d'autre part, le frottement de la cavité de la pompe du rotor est réduit efficacement, contribuant ainsi à l'amélioration de l'efficacité du système. Le roulement à billes 7 de la présente invention est installé entre le rotor du moteur électrique 2 et la roue dentée externe 3, il supporte le rotor du moteur électrique 2 et assure la rotation de la roue dentée externe 3 de la pompe à rotor, le roulement à billes 7 ets installé à l'extrémité de la pompe à rotor, ce qui permet la suppression de la cavité entre le moteur électrique et la pompe à rotor, la réduction de la hauteur de la pompe à huile électronique, ainsi que la réduction considérable du poids et du volume de la pompe à rotor. À la différence de la pompe à huile électronique traditionnelle, où le rotor du moteur électrique est assemblé dans le support de roulement à billes, puis assemblé dans le roulement à billes et la roue dentée de la pompe, le support de roulement à billes est supprimé dans la présente invention, ce qui permet, d'une part, de réduire la hauteur totale de la pompe à huile électronique, de diminuer le chemin de l'huile de refroidissement pressurisée vers le composant de stator, et donc de réduire le temps de refroidissement et ainsi d'améliorer l'effet de refroidissement, et, d'autre part, d'éviter les erreurs cumulatives de montage et de prévenir les problèmes d'excentricité potentielle de l'entrefer. Dans le présent cas d'application, le roulement à billes 7 et le boîtier 1 de la pompe sont usinés par le même gabarit mécanique, qui leur confère une coaxialité et une concentricité très précises, et qui peut contrôler avec précision l'excentricité de l'entrefer. Dans la présente invention, comme la roue dentée externe est intégrée au rotor du moteur électrique, le coefficient de dilatation thermique du stator du moteur électrique 8 et du corps de la pompe est identique, ce qui réduit considérablement l'effet de la température sur l'entrefer de la pompe à huile, assure avec précision l'entrefer de l'extrémité de la pompe et réduit ou évite efficacement l'effet de la température sur l'efficacité du débit dans le système. Le mécanisme de refroidissement du composant de stator par l'huile de refroidissement de la présente invention est le suivant : Le rotor du moteur électrique 2 et la roue dentée externe 3 entraînent ensemble la roue dentée interne 6 à tourner sur la chemise d'arbre 4 pour pressuriser l'huile de refroidissement entrant par l'entrée d'huile 101, pour qu'un circuit de l'huile de refroidissement pressurisée passe par la goupille 5 pour atteindre le composant de stator, et pour le refroidir, ce qui réduit effectivement la température du composant chauffant. De plus, l'autre circuit de l'huile de refroidissement pressurisée passe par la zone de haute pression et est vidangé directement par la sortie d'huile 102. Dans le présent cas d'application, la goupille 5 est pourvue d'un canal d'écoulement interne pour le passage de l'huile de refroidissement. En outre, la structure de goupille 5 est creuse ou solide. Il est à noter en particulier que, dans la présente invention, la goupille 5 est conçue pour être fixée statiquement, la chemise d'arbre 4 est directement assemblée sur la goupille 5, sous entraînement de la roue dentée externe 3, la roue dentée interne 6 tourne par rapport à la chemise d'arbre 4, les deux parties se lubrifient mutuellement pour réduire les frottements, les pertes du système de pompe, et ainsi améliorer efficacement la stabilité de rotation de la pompe. Grâce à la hauteur réduite de l'ensemble de la pompe à huile électronique, le temps de passage de l'huile de refroidissement pressurisée de la présente invention vers le composant de stator est plus court et son effet de refroidissement est meilleur par rapport à celui de la pompe à huile électronique traditionnelle. Dans le présent cas d'application, le composant de stator est constitué du stator 8 et de l'enroulement de stator 9 installé sur le stator 8, ce dernier est en tôle d'acier au silicium pour réduire les coûts de fabrication et le frottement des pièces rotatives ; le diamètre du câble de l'enroulement 9 du stator est de 1,8 mm, contre 1,6 mm traditionnellement, améliorant considérablement les performances de la pompe à rotor. Dans le présent cas d'application, le rotor en alliage magnétique doux 2 est équipé de l'aimant radial 10 pour surveiller sa position. Pour simplifier la conception du composant de contrôle électronique, l'enroulement traditionnel est simplifié par l'installation du concentrateur 11 au-dessus du composant de stator. Les broches de l'enroulement de stator 10 sont enfilées sur le concentrateur 6. Le contrôleur 12 est installé au-dessus du concentrateur 11, et le contrôleur 12 de la présente invention peut répondre rapidement ; ses caractéristiques sont les suivantes : protection contre les connexions inversées, prévention des interférences de signaux, surveillance de la température de l'huile, prévention des surchauffes, canal de communication indépendant, détection de la position angulaire du moteur électrique, réception et calcul du rapport de vitesse de rotation, et réglage de la rationalisation de la vitesse de rotation réelle du rotor. Pour séparer le circuit d'huile et la partie de contrôle électrique, la plaque d'isolation thermique 13 est installée entre le contrôleur 12 et le concentrateur 11, améliorant ainsi l'étanchéité, et la plaque d'isolation thermique 13 et le concentrateur 11 coopèrent pour la fixation, éliminant ainsi l'utilisation de vis pour l'assemblage et la structure de fixation à l'intérieur de la pompe à huile. La plaque d'isolation thermique 13 est équipée du capteur de température PTC (non illustré dans la figure) pour détecter la rétroaction de la température de l'huile de refroidissement, ce capteur (non illustré dans la figure) est connecté électriquement au contrôleur 12. Dans la présente invention, le capteur de température PTC détecte la température de l'huile avec une précision de 0,1°C. Dans la présente invention, le processus spécifique de refroidissement du composant de stator est le suivant : 1) Premièrement, il faut que le dispositif soit mis sous tension, puis le contrôleur 12 est alimenté, le contrôleur 12 transforme l'électricité en électricité triphasée pour alimenter l'enroulement du stator 9 sur le concentrateur 11, puis l'électromagnétisme entraîne la rotation du rotor du moteur électrique 2 et de la roue dentée externe 3, et les deux composants tournent pour que l'huile de refroidissement entrant par l'entrée 101 traverse la grille filtre 14 et pénètre dans la zone de basse pression ; 2) Le rotor du moteur électrique 2 et la roue dentée externe 3 entraînent ensemble la roue dentée interne 6 à tourner sur la chemise d'arbre 4 pour pressuriser l'huile de refroidissement entrant par l'entrée d'huile 101, pour qu'un circuit de l'huile de refroidissement pressurisée passe par la goupille 5 pour atteindre le composant de stator, et pour le refroidir, et que l'huile de refroidissement qui échange de la chaleur revienne dans la zone de basse pression, l'huile de refroidissement est alors pressurisée par la force centrifuge créée par la différence entre les roues dentées internes et externes, à ce moment-là, le capteur de température PTC signale la température actuelle de l'huile et la transmet au contrôleur 12, puis le contrôleur 12 transmet la température actuelle de l'huile au système de contrôle externe ; 3) L'autre circuit de l'huile de refroidissement pressurisée passe par la zone de haute pression et est vidangé directement par la sortie d'huile 102. Pompe à huile électronique hautement intégrée, comprenant : un boîtier de pompe (1) équipé d’un moteur électrique et d’une pompe à rotor, cette dernière étant montée à l'intérieur du moteur électrique, où un roulement à billes (7) est prévu entre le moteur électrique et la pompe à rotor, le moteur électrique est composé de composants de stator et de rotor du moteur électrique (2), la pompe à rotor est composée d’une roue dentée interne (6), d’une roue dentée externe (3) et d’une goupille (5), ladite pompe à huile électronique étant caractérisée en ce que ledit composant de stator est équipé d'un rotor de moteur électrique creux (2) sur le côté intérieur, la roue dentée externe (3) est équipée et intégrée audit rotor de moteur électrique (2) et ainsi assemblée en un seul ensemble, le centre dudit rotor de moteur électrique (2) est équipé d’une chemise d'arbre (4), cette dernière (4) est équipée de la goupille (5) sur son côté intérieur, est aussi équipée de la roue dentée interne (6) sur son côté extérieur, ladite roue dentée interne (6) et la goupille (5) sont respectivement assemblées avec la chemise d'arbre (4) en un seul ensemble, où la roue dentée interne (6) est engrenée avec la roue dentée externe (3). Pompe à huile électronique hautement intégrée selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit roulement à billes (7) est prévu entre le rotor du moteur électrique (2) et la roue dentée externe (3), pour que le roulement à billes (7) soit installé à l'extrémité de la pompe à rotor. Pompe à huile électronique hautement intégrée selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit roulement à billes (7) est usiné par le même gabarit mécanique que le boîtier de pompe (1). Pompe à huile électronique hautement intégrée selon la revendication 2, caractérisée en ce que les coefficients de dilatation thermique du stator du moteur électrique et du corps de la pompe à rotor sont identiques. Pompe à huile électronique hautement intégrée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier de pompe (1) est équipé d'une entrée d'huile (101) et d'une sortie d'huile (102). Pompe à huile électronique hautement intégrée selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit rotor du moteur électrique (2) et la roue dentée externe (3) entraînent la roue dentée interne (6) à tourner sur la chemise d'arbre (4) pour pressuriser une huile de refroidissement entrant par l'entrée d'huile (101), pour qu'un circuit de l'huile de refroidissement pressurisée passe par la goupille (5) pour atteindre le composant de stator, et pour le refroidir, et que l'huile de refroidissement qui échange de la chaleur revienne dans une zone de basse pression ; l'autre circuit de l'huile de refroidissement pressurisée passe par une zone de haute pression et est vidangé directement par la sortie d'huile (102). Pompe à huile électronique hautement intégrée selon la revendication 1 ou 6, caractérisée en ce que ladite goupille (5) est pourvue d’un canal d'écoulement interne pour le passage de l'huile de refroidissement.