Brevet FR3147915A1 — publié le 20241018

La présente invention vise un arbre de rotor (2) pour machine électrique tournante comportant un axe (3), un corps creux (4) ayant une paroi extérieure (7) et délimitant une chambre (5) s’étendant dans une direction axiale, le long de l’axe (3), au moins une ouverture débouchant (6) ménagée dans ladite paroi extérieure (7) de la chambre (5) et débouchant radialement, l’ouverture débouchant (6) mettant en liaison fluidique la chambre (5) et l’extérieur de l’arbre (2), ledit arbre (2) comportant au moins une pale (8) s’étendant dans ladite chambre (5), ladite chambre (5) étant configurée pour recevoir un fluide et ladite au moins une pale (8) étant configurée pour guider un flux de fluide de la chambre (5) vers ladite au moins une ouverture débouchant (6). Figure 2 Arbre de rotor pour machine électrique tournante La présente invention concerne le domaine des machines électrique tournantes, configurées pour être embarquées dans un véhicule automobile, tel qu’un véhicule électrique (EV) ou un véhicule hybride (HV). La présente invention concerne, en particulier, le domaine des rotors intégrés aux machines électriques tournantes, notamment leurs moyens de refroidissement. ETAT DE LA TECHNIQUE Il est connu qu’un véhicule automobile électrique ou hybride présente un système de propulsion électrique comprenant un moteur électrique alimenté en énergie électrique par une batterie d’alimentation haute tension par exemple, de sorte à délivrer une puissance mécanique suffisante pour assurer la propulsion du véhicule. De manière générale, un moteur électrique comporte un stator, faisant référence à une partie fixe du moteur électrique, et un rotor, faisant référence à une partie tournante du moteur électrique. Le rotor comprend un arbre de rotor configuré pour assurer la transmission de la puissance mécanique entre le moteur électrique et un appareil moteur extérieur, notamment les roues du véhicule. Lors de leur fonctionnement, le rotor et le stator génèrent de la chaleur et doivent être refroidis et maintenus à des températures nominales de fonctionnement pour être fonctionnels. Un refroidissement efficace permet un maintien de la performance du système et une augmentation de leur durée de vie. Ainsi, il est connu un système de refroidissement comprenant un circuit de refroidissement à eau aux abords du stator, permettant le refroidissement de ce dernier. Toutefois un tel système de refroidissement aux abords du stator n’a aucun effet significatif sur le rotor qui génère de la chaleur au-delà des températures nominales de fonctionnement ce qui engendre l’une part sa détérioration et d’autre part limite l’efficacité du refroidissement global ce qui empêche le bon fonctionnement du système de refroidissement puisque la chaleur générée par le rotor est transmise au moins en partie au stator. Par ailleurs, l’augmentation de la température des aimants limite le flux magnétique créé par le rotor ce qui réduit significativement les performances globales du système. Il existe donc un besoin d’améliorer le refroidissement de l’ensemble rotor/stator afin d’obtenir un meilleur rendement d’échange thermique de sorte à améliorer la dissipation thermique du moteur électrique. PRESENTATION DE L’INVENTION Plus précisément, l’invention a pour objet un arbre de rotor pour machine électrique tournante comportant un axe, un corps creux ayant une paroi extérieure et délimitant une chambre s’étendant dans une direction axiale, le long de l’axe, au moins une ouverture débouchant ménagée dans ladite paroi extérieure de la chambre et débouchant radialement, l’ouverture débouchant mettant en liaison fluidique la chambre et l’extérieur de l’arbre, ledit arbre comportant au moins une pale s’étendant dans ladite chambre, ladite chambre étant configurée pour recevoir un fluide et ladite au moins une pale étant configurée pour guider un flux de fluide de la chambre vers ladite au moins une ouverture débouchant. Le fluide injecté par des orifices d’injection ménagés dans l’arbre de rotor permet l’introduction dudit fluide à l’intérieur de la chambre de l’arbre 2. De plus, la pale crée un flux de fluide orienté de l’extérieur vers l’intérieur de la chambre, c’est-à-dire de l’orifice d’injection vers le rotor à refroidir. La pale guide ledit flux dans la chambre, vers l’ouverture débouchant. La force centrifuge généré par la rotation du rotor, permet l’expulsion du fluide au travers de l’ouverture débouchant, en direction du rotor mais également du stator, ce qui permet de les refroidir. Avantageusement, l’arbre comporte : une première extrémité, aux abords de laquelle est ménagée l’ouverture débouchant et au moins une autre ouverture débouchant ; et une seconde extrémité, agencée en face de ladite première extrémité et aux abords de laquelle d’autres ouvertures débouchant es sont ménagées, la pale étant configurée pour créer un flux de fluide et guider ledit flux dans la chambre vers chaque ouverture débouchant. La pluralité d’ouvertures débouchant es permet une expulsion du fluide à une pluralité d’emplacement le long de l’arbre, en particulier de part et d’autre du rotor. Ainsi, une plus grande quantité de fluide est expulsée de la chambre, ce qui permet un meilleur refroidissement du rotor, mais également du stator. Avantageusement, ladite au moins une pale est de forme hélicoïdale. Avantageusement encore, ladite au moins une pale est de forme en ailette. Avantageusement encore, ladite au moins une pale est usinée ou rapportée dans ou sur une paroi interne du corps creux, ce qui permet de créer par ventilation forcée la dépression nécessaire pour l’aspiration du fluide. Avantageusement encore, l’arbre comporte au moins une pale supplémentaire s’étendant dans ladite chambre, chaque pale étant configurée pour guider le fluide reçu dans la chambre vers ladite au moins une ouverture débouchant, lorsque ledit arbre de rotor est en rotation, de sorte à refroidir ledit rotor. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, l’arbre de rotor comporte en outre dispositif tubulaire logé dans ladite chambre, ledit dispositif tubulaire comportant au moins une paroi périphérique, délimitant une cavité incluse dans la chambre, au moins une ouverture débouchant étant ménagée dans la paroi périphérique dudit dispositif tubulaire et communiquant avec ladite au moins une ouverture débouchant correspondante de l’arbre, ladite au moins une pale s’étendant depuis une surface intérieure de la paroi périphérique, dans ladite cavité configurée pour recevoir ledit fluide, ladite au moins une pale étant configurée pour guider le flux de la cavité vers ladite au moins une ouverture débouchant. Avantageusement, ledit dispositif tubulaire est en matériau plastique. Avantageusement encore, ledit dispositif tubulaire est en résine à haute résistance thermique. Avantageusement, le dispositif tubulaire comporte : une première extrémité, aux abords de laquelle est ménagée l’ouverture débouchant et au moins une autre ouverture débouchant ; et une seconde extrémité, agencée en face de ladite première extrémité et aux abords de laquelle d’autres ouvertures débouchant es sont ménagées, chaque ouverture débouchant dudit dispositif tubulaire étant alignée avec une ouverture débouchant correspondante dudit arbre et la pale étant configurée pour créer un flux de fluide et guider ledit flux dans la cavité vers chaque ouverture débouchant. Ledit dispositif tubulaire est une pièce rapportée dans l’arbre de rotor qui permet une implémentation plus aisée et économique. L’invention concerne également un rotor pour une machine électrique tournante, ledit rotor comportant au moins : un arbre de rotor tel que décrit précédemment, configuré pour tourner autour d’un axe (X) de rotation ; un corps de rotor formé d’un empilement de tôles et configuré pour être monté coaxialement sur ledit arbre de rotor ; et une bobine de champ enroulée autour du corps de rotor. L’invention concerne également un machine électrique tournante pour véhicule électrique ou hybride, la machine électrique tournante comportant un rotor tel que décrit précédemment. PRESENTATION DES FIGURES L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels des références identiques sont données à des objets semblables et sur lesquels : La est une représentation schématique, en perspective, d’un rotor et de son arbre selon l’invention ; La est une représentation schématique, en coupe, du rotor et de son arbre de la , selon un premier mode de réalisation de l’invention ; La est une représentation schématique, en coupe, du rotor et de son arbre de la , selon un second mode de réalisation de l’invention, dans lequel ledit arbre comporte en outre un dispositif tubulaire ; La est une représentation schématique, vue de face, du dispositif tubulaire de la , rendant visibles les pales dudit dispositif ; et La est une représentation schématique, en coupe, du dispositif tubulaire de la , rendant visible la disposition des pales dans ledit dispositif. Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour permettre de mettre en œuvre l’invention ; bien que non limitatives, lesdites figures servent notamment à mieux définir l’invention le cas échéant. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION L’invention concerne une machine électrique tournante, configurées pour être embarquées dans un véhicule automobile, tel qu’un véhicule électrique (EV) ou un véhicule hybride (HV). En particulier, l’invention concerne un rotor intégré à une machine électrique tournante, notamment son moyen de refroidissement. Le rotor 1 comprend un arbre de rotor 2 configuré pour assurer la transmission de la puissance mécanique entre le moteur électrique et un appareil moteur extérieur. Tel que représenté sur la , l’arbre de rotor 2 comporte un axe 3 le long duquel s’étend un corps creux 4. En particulier, au moins deux orifices d’injection 22 sont ménagés dans le corps creux 4 de l’arbre de rotor 2, de part et d’autre du rotor 1. Les orifices d’injection 22 permettent à un fluide d’être introduit dans le corps creux 4. En particulier, le fluide peut être un liquide de refroidissement. Tel que rendu visible sur la , le corps creux 4 a une paroi extérieure 7 délimitant une chambre 5 qui s’étend dans une direction axiale, le long de l’axe 3. La chambre 5 est configurée pour recevoir le fluide. L’arbre de rotor 2 comporte une première extrémité 20 et une seconde extrémité 21. La seconde extrémité 21 est agencée à l’opposé de la première extrémité 20. Au moins une ouverture débouchant 6 est aménagée dans la paroi extérieure 7 du corps creux 4. Cette ouverture 6 est débouchant radialement. L’ouverture débouchant 6 met en liaison fluidique la chambre 5 et l’extérieur de l’arbre 2. Avantageusement, l’ouverture débouchant 6 est aménagée aux abords de la première extrémité 20. Au moins une autre ouverture débouchant 6 peut être ménagée dans la paroi extérieure 7 du corps creux 4. Cette autre ouverture 6 est débouchant radialement et elle est aménagée aux abords de la première extrémité 20. D’autres ouvertures débouchant es 6 peuvent être aménagées aux abords de la seconde extrémité 21. Dans le mode de réalisation de l’invention illustré sur la , deux ouvertures débouchant es 6 sont aménagées dans la paroi extérieure 7 du corps creux 4 aux abords de la première extrémité 20 et deux autres ouvertures débouchant es 6 sont aménagées dans la paroi extérieure 7 du corps creux 4 aux abords de la seconde extrémité 21. Dans l’arbre de rotor 2 selon l’invention, une pluralité d’ouvertures débouchant es 6, en particulier plus de deux, par exemple trois ou quatre, peuvent être aménagées dans la paroi extérieure 7 du corps creux 4 aux abords de la première extrémité 20 et il en va de même aux abords de la seconde extrémité 21. Un nombre différent d’ouvertures débouchant es 6 peut être aménagé dans la paroi extérieure 7 du corps creux 4 aux abords de la première extrémité 20 par rapport au nombre d’ouvertures débouchant es 6 ménagées dans la paroi extérieure 7 du corps creux 4 aux abords de la seconde extrémité 21. L’arbre 2 comporte au moins une pale 8. La pale 8 s’étend dans la chambre 5, depuis la surface intérieure 9 de la paroi extérieure 7, vers l’intérieure de la chambre 5. La pale 8 est configurée pour créer, lorsque le rotor 1 est en rotation, un flux de fluide orienté des orifices d’injection 22 vers l’intérieur de la chambre 5. La pale 8 est configurée pour guider le flux de fluide dans la chambre 5 vers au moins une ouverture débouchant 6, de sorte à refroidir le rotor 1. Tel que représenté sur la , le flux de fluide créé par la pale 8 est représenté par les flèches en pointillés. Dans cet exemple, le fluide a été injecté par l’un des orifices d’injection 22, à l’intérieur de la chambre 5 de l’arbre 2 et la pale 8 a créé un flux de fluide orienté de l’extérieur vers l’intérieur de la chambre, c’est-à-dire de l’orifice d’injection 22 vers le rotor 1 (dans la direction de la flèche 23), et l’a guidé dans la chambre 5 vers les ouvertures débouchant es 6, de sorte à refroidir ledit rotor. Le fluide est ici réparti de façon uniforme sur la longueur de l’arbre 2. En particulier, la pale 8 crée une dépression à l’intérieur de la chambre 5, qui permet de guider le flux de fluide vers les ouvertures débouchant es 6. La pale 8 peut être de forme hélicoïdale. L’arbre peut comporter une pluralité de pales 8. En particulier, l’arbre 2 peut comporter au moins une pale 8 supplémentaire. Cette pale 8 supplémentaire s’étend dans la chambre 5. Selon le mode de réalisation représenté sur la , l’arbre 2 comporte neuf pales 8 s’étendant dans la chambre 5, depuis une paroi interne du corps creux 4 de l’arbre 2 en direction de l’intérieur de la chambre 5. Chacune des pales 8 est configurée pour créer un flux de fluide orienté de l’extérieur vers l’intérieur de la chambre 5, c’est-à-dire de l’orifice d’injection 22 vers le rotor 1, et pour le guider dans la chambre 5 vers les ouvertures débouchant es 6, de sorte à refroidir ledit rotor. De plus, dans ce mode de réalisation illustré sur la , chaque pale 8 est de forme arquée pour améliorer la diffusion du flux de fluide. Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, représenté sur la , l’arbre de rotor 2 comporte en outre un dispositif tubulaire 10. Le dispositif tubulaire 10 comporte un axe le long duquel s’étend un corps creux comportant une paroi périphérique 11. Le dispositif tubulaire 10 est logé dans la chambre 5. La surface externe du corps creux du dispositif tubulaire 10 prend appui contre la surface interne du corps creux 4 de l’arbre 2. Le dispositif tubulaire 10 comporte une première extrémité 14 et une seconde extrémité 15. La seconde extrémité 15 est agencée en face de la première extrémité 14. La première extrémité 14 s’étend aux abords de la première extrémité 20 de l’arbre 2 et la seconde extrémité 15 s’étend aux abords de la seconde extrémité 21 de l’arbre 2, tel que cela est visible sur la . La paroi périphérique 11 délimite une cavité 12 incluse dans la chambre 5. Au moins une ouverture débouchant 13 est aménagée dans la paroi périphérique 11 du dispositif tubulaire 10. L’ouverture débouchant 13 communique avec une ouverture débouchant 6 correspondante aménagée dans la paroi extérieure 7 de l’arbre 2. L’ouverture débouchant 13 met en liaison fluidique la cavité 12 et l’extérieur de l’arbre 2. Avantageusement, l’ouverture débouchant 13 est aménagée aux abords de la première extrémité 14. Au moins une autre ouverture débouchant 13 peut être aménagée dans la paroi périphérique 11 du corps creux du dispositif tubulaire 10. Cette autre ouverture 13 est débouchant radialement et elle est aménagée aux abords de la première extrémité 14. D’autres ouvertures débouchant es 13 peuvent être aménagées aux abords de la seconde extrémité 15. Dans le mode de réalisation de l’invention illustré sur la , deux ouvertures débouchant es 13 sont aménagées dans la paroi périphérique 11 aux abords de la première extrémité 14 et deux autres ouvertures débouchant es 13 sont aménagées dans la paroi périphérique 11 aux abords de la seconde extrémité 15. Chaque ouverture débouchant 13 est alignée avec une ouverture débouchant 6 correspondante. Dans le dispositif tubulaire 10 selon l’invention, une pluralité d’ouvertures débouchant es 13, en particulier plus de deux, par exemple trois ou quatre, peuvent être ménagées dans la paroi périphérique 11 aux abords de la première extrémité 14 et il en va de même aux abords de la seconde extrémité 15. Chaque ouverture débouchant 13 est alignée avec une ouverture débouchant 6 correspondante. Un nombre différent d’ouvertures débouchant es 13 peut être aménagé dans la paroi périphérique 11 aux abords de la première extrémité 14 par rapport au nombre d’ouvertures débouchant es 13 aménagées dans la paroi périphérique 11 aux abords de la seconde extrémité 15. Dans ce mode de réalisation, la pale 8 est semblable à celle du mode de réalisation de la , sauf en ce qu’elle s’étend depuis une surface intérieure de la paroi périphérique 11 vers l’intérieur de la cavité 12. Une pluralité de pales 8 peuvent s’étendre depuis la surface intérieure de la paroi périphérique 11 vers l’intérieur de la cavité 12. La cavité 12 est configurée pour recevoir le fluide et la pale 8 est configurée pour guider le flux de fluide de la cavité 12 vers la ou les ouvertures débouchant es 13. Avantageusement, le dispositif tubulaire 10 est en matériau plastique ou en résine à haute résistance thermique. En outre, le rotor 1 comporte un corps de rotor formé d’un empilement de tôles configuré pour être monté coaxialement sur l’arbre de rotor 2 et une bobine de champ enroulée autour du corps de rotor. L’invention concerne également une machine électrique tournante pour véhicule électrique ou hybride. La machine électrique comporte un rotor 1. On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l’homme du métier que diverses modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit ci-dessus, à la lumière de l’enseignement qui vient de lui être divulgué. Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention au mode de réalisation exposé dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme du métier en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Arbre de rotor (2) pour machine électrique tournante comportant un axe (3), un corps creux (4) ayant une paroi extérieure (7) et délimitant une chambre (5) s’étendant dans une direction axiale, le long de l’axe (3), au moins une ouverture débouchant (6) ménagée dans ladite paroi extérieure (7) de la chambre (5) et débouchant radialement, l’ouverture débouchant (6) mettant en liaison fluidique la chambre (5) et l’extérieur de l’arbre (2), ledit arbre (2) comportant au moins une pale (8) s’étendant dans ladite chambre (5), ladite chambre (5) étant configurée pour recevoir un fluide et ladite au moins une pale (8) étant configurée pour guider un flux de fluide de la chambre (5) vers ladite au moins une ouverture débouchant (6). Arbre de rotor (2) selon la revendication précédente, dans lequel ledit arbre (2) comporte : une première extrémité (20), aux abords de laquelle est ménagée l’ouverture débouchant (6) et au moins une autre ouverture débouchant (6) ; et une seconde extrémité (21), agencée en face de ladite première extrémité (20) et aux abords de laquelle d’autres ouvertures débouchant es (6) sont ménagées, la pale (8) étant configurée pour créer un flux de fluide et guider ledit flux dans la chambre (5) vers chaque ouverture débouchant (6). Arbre de rotor (2) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une pale (8) est de forme hélicoïdale. Arbre de rotor (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins une pale (8) supplémentaire s’étendant dans ladite chambre (5), chaque pale (8) étant configurée pour guider le fluide reçu dans la chambre (5) vers ladite au moins une ouverture débouchant (6), lorsque ledit arbre de rotor (2) est en rotation, de sorte à refroidir ledit rotor. Arbre de rotor (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre un dispositif tubulaire (10) logé dans ladite chambre (5), ledit dispositif tubulaire (10) comportant au moins une paroi périphérique, (11) délimitant une cavité (12) incluse dans la chambre (5), au moins une ouverture débouchant (13) étant ménagée dans la paroi périphérique (11) dudit dispositif tubulaire (10) et communiquant avec ladite au moins une ouverture débouchant (6) correspondante de l’arbre (2), ladite au moins une pale (8) s’étendant depuis une surface intérieure de la paroi périphérique (11), dans ladite cavité (12) configurée pour recevoir ledit fluide, ladite au moins une pale (8) étant configurée pour guider le flux de la cavité (12) vers ladite au moins une ouverture débouchant (13). Arbre de rotor (2) selon la revendication précédente, dans lequel ledit dispositif tubulaire (10) est en matériau plastique. Arbre de rotor (2) selon la revendication 5, dans lequel ledit dispositif tubulaire (10) est en résine à haute résistance thermique. Arbre de rotor (2) selon l’une des revendications 5 et 7, dans lequel le dispositif tubulaire (10) comporte : une première extrémité (14), aux abords de laquelle est ménagée l’ouverture débouchant (13) et au moins une autre ouverture débouchant (13) ; et une seconde extrémité (15), agencée en face de ladite première extrémité (14) et aux abords de laquelle d’autres ouvertures débouchant (13) sont ménagées, chaque ouverture débouchant (13) dudit dispositif tubulaire (10) étant alignée avec une ouverture débouchant (6) correspondante dudit arbre (2) et la pale (8) étant configurée pour créer un flux de fluide et guider ledit flux dans la cavité (12) vers chaque ouverture débouchant (13). Rotor (1) pour une machine électrique tournante, ledit rotor (1) comportant au moins : un arbre de rotor (2) selon l’une des revendications 1 à 8 configuré pour tourner autour d’un axe (X) de rotation ; un corps de rotor formé d’un empilement de tôles et configuré pour être monté coaxialement sur ledit arbre de rotor (2) ; et une bobine de champ enroulée autour du corps de rotor. Machine électrique tournante pour véhicule électrique ou hybride, la machine électrique tournante comportant un rotor (1) selon la revendication 9.