Brevet FR3143909A1 — publié le 20240621

L'invention concerne une machine électrique avec un boîtier (5), un rotor (2, 3, 4), un stator (6), un enroulement de stator (7), une pluralité de rainures de refroidissement de stator (12) formées le long du stator (6) et se terminant à proximité d'une tête d'enroulement (8) de l'enroulement de stator (7), et un anneau d'éjection (24) pour guider le réfrigérant sortant des rainures de liquide de refroidissement de stator (12) sur la tête d'enroulement (8), la anneau d'éjection (24) ayant une pluralité de configurations de positionnement (28) adaptées pour coopérer avec des vis de stator (20). Fig. 2 Machine électrique, en particulier moteur électrique L'invention concerne une machine électrique, en particulier un moteur électrique du type utilisé pour la conduite de véhicules. Les véhicules peuvent être en particulier des véhicules utilitaires ou des voitures particulières fonctionnant soit entièrement à l'énergie électrique, soit des véhicules hybrides. L'invention concerne également une machine électrique comportant un tel rotor. Il est connu que les machines électriques utilisées pour la propulsion des véhicules doivent être refroidies afin d'éviter que la chaleur résiduelle générée pendant le fonctionnement n'entraîne des températures trop élevées. Il est connu de guider un liquide de refroidissement (par exemple de l'huile) à travers certaines parties des machines électriques de manière à transporter la chaleur perdue vers un échangeur de chaleur externe où elle est évacuée vers l'environnement. Il est également connu de guider au moins une partie du liquide de refroidissement sur les têtes de bobinage du stator. De nombreuses conceptions sont connues dans l'art antérieur pour refroidir les têtes d'enroulement. L'objet de l'invention est de fournir une machine électrique dans laquelle la chaleur perdue générée dans les têtes de bobinage peut être dissipée de manière très efficace. Afin de résoudre le problème, l'invention fournit une machine électrique avec un boîtier, un rotor, un stator, un enroulement de stator, une pluralité de rainures de refroidissement de stator formées le long du stator et se terminant à proximité d'une tête d'enroulement de l'enroulement de stator, et un anneau d'éjection pour guider le réfrigérant sortant des rainures de refroidissement de stator sur la tête d'enroulement, l’anneau d'éjection ayant une pluralité de configurations de positionnement adaptées pour coopérer avec les vis de stator. L'anneau d'éjection sert à guider avec précision le liquide de refroidissement sur la tête d'enroulement. Les configurations de positionnement permettent de monter l’anneau d'éjection dans une position précise par rapport aux vis du stator, de manière à optimiser l'écoulement du liquide de refroidissement. Les configurations de positionnement comprennent des ouvertures pour les vis du stator, les ouvertures étant formées en oreilles au niveau de l'anneau d’éjection. Les ouvertures permettent d'orienter positivement la position de rotation de l'anneau d'éjection par rapport au stator. De préférence, les oreilles sont prévues sur la circonférence extérieure de l'anneau d'éjection de sorte que l'anneau d'éjection peut être formé avec une circonférence intérieure fermée. De préférence, une pluralité d'ouvertures uniformément réparties est prévue, adaptée au nombre et à la position des vis du stator. Selon un mode de réalisation préféré, une douille est reçue dans chacune des ouvertures. La douille peut être utilisée pour transférer la charge axiale exercée par la vis de stator respective directement dans le stator sans imposer de charges élevées aux parties de l'anneau d'éjection autres que les douilles. Selon un mode de réalisation préféré, les douilles sont en métal et l'anneau d'éjection est formé d'une matière plastique. Les douilles métalliques peuvent supporter des charges axiales élevées, tandis que l'anneau d'éjection en tant que tel peut être formé avec une grande précision, par exemple par moulage par injection. Les douilles peuvent être fixées à l'anneau d'éjection, par exemple en les plaçant dans l'outil de moulage par injection et en injectant la matière plastique autour des douilles pour qu'elles y adhèrent. Aucune étape distincte n'est alors nécessaire pour monter les douilles dans les ouvertures de l'anneau d'éjection. De préférence, l'anneau d'éjection comporte des ouvertures d'éjection disposées dans une direction circonférentielle entre les configurations de positionnement, guidant le liquide de refroidissement sur la tête d'enroulement. Selon la conception particulière, les ouvertures d'éjection peuvent être orientées parallèlement à l'axe de rotation du rotor ou être orientées vers l'intérieur en direction de l'axe de rotation. Les ouvertures orientées vers l'intérieur présentent l'avantage de permettre le guidage d'une plus grande quantité de liquide de refroidissement vers les parties des têtes d'enroulement proches du stator. Les ouvertures qui sont orientées parallèlement à l'axe de rotation permettent un processus de moulage par injection plus facile. Selon un mode de réalisation préféré, l'anneau d'éjection est prévu à une extrémité axiale du stator tandis qu'un capuchon d'éjection est disposé à une extrémité axiale opposée du stator. L'anneau d'éjection n'est utilisé que du côté où les vis du stator sont présentes, tandis qu'un capuchon d'éjection de conception plus simple est utilisé à l'extrémité axiale opposée du stator, ce qui permet de réduire les coûts de fabrication. L'invention va maintenant être décrite en référence aux dessins ci-joints. Dans les dessins, montre une coupe transversale schématique d'une machine électrique, montre une coupe transversale d'un stator selon l'invention, montre à une échelle agrandie le détail III de la , montre à une échelle agrandie le détail IV de la , montre, dans une vue en perspective, le stator placé dans un boîtier partiellement sectionné, montre en perspective, en coupe, un anneau d’éjection de la machine électrique selon l'invention, montre une vue en plan de l'anneau d’éjection de la , montre une coupe transversale en perspective d'une machine électrique selon l'invention, montre une autre section transversale en perspective de la machine électrique selon l'invention et, montre une autre section transversale en perspective de la machine électrique selon l'invention. La montre une machine électrique 1 qui sera utilisée ici pour expliquer de manière générale comment un liquide de refroidissement peut être guidé à travers la machine électrique pour évacuer la chaleur résiduelle. La machine électrique 1 comprend un rotor dont les éléments les plus essentiels sont un arbre de rotor 2, une pile 3 de plaques de rotor disposées sur l'arbre de rotor 2 et portant des aimants permanents, et des plaques d'extrémité 4 qui maintiennent les plaques de rotor individuelles dans une direction axiale. Le rotor est monté de manière rotative dans un boîtier 5 qui porte un stator 6. À l'intérieur du stator 6, une pluralité d'enroulements de stator 7 sont reçus, les parties de l'enroulement de stator 7 faisant saillie axialement du stator 6 étant appelées ci-après têtes d'enroulement 8. Les flèches de la indiquent l'écoulement d'un fluide de refroidissement à l'intérieur de la machine électrique 1. En ce qui concerne le refroidissement du stator, le liquide de refroidissement est guidé vers une chambre de distribution annulaire 10 formée dans le boîtier 5 et ouverte vers le stator 6. Le fluide de refroidissement guidé dans la chambre 10 s'écoule dans une direction axiale le long des rainures 12 (voir également la ) formées sur la surface extérieure du stator 6. Le liquide de refroidissement sortant des rainures 12 sur les faces d'extrémité axiales du stator 6 est utilisé pour refroidir les têtes d'enroulement 8. À cette fin, des anneaux de guidage du liquide de refroidissement peuvent être placés sur les faces d'extrémité axiales du stator 6 pour contrôler la direction dans laquelle le liquide de refroidissement est guidé sur les têtes d'enroulement. Sur les figures 2 et 4, on peut voir un capuchon d'éjection 14 qui est un anneau annulaire serrée à l'intérieur du boîtier 5 de façon à être immédiatement adjacent à la face d'extrémité du stator 6. Le capuchon d'éjection 14 est pourvu d'une pluralité de trous d'éjection 16 pour guider le liquide de refroidissement sur la tête d'enroulement 8 respective. Le capuchon d'éjection 14 peut être une pièce moulée par injection en matière plastique. L'extrémité axiale du stator 6, qui est opposée à l'extrémité où le capuchon d'éjection 14 est prévu, est l'extrémité axiale à partir de laquelle les vis 20 (voir en particulier la ) s'étendent à travers le stator 6 et dans le boîtier 5 de manière à monter axialement le stator 6 dans le boîtier 5. A l'extrémité du stator 6 où sont disposées les têtes de vis 22 des vis 20, est disposée un anneau d'éjection 26 qui, de manière similaire au capuchon d'éjection 14, sert à guider le liquide de refroidissement sur la tête d'enroulement 8 respective. L'anneau d'éjection 24 (voir en particulier les figures 3, 6 et 7) est un anneau annulaire avec une circonférence intérieure fermée et une pluralité d'oreilles 26 qui sont disposées sur la circonférence extérieure de l'anneau d'éjection 24. Chaque oreille 26 comporte une ouverture 28 à travers laquelle, à l'état monté, s'étend l'une des vis 20. Une douille 30 est disposée dans chaque ouverture 28. Le diamètre extérieur de la douille 30 correspond au diamètre de l'ouverture 28. De préférence, la douille 30 est maintenue fermement dans l'ouverture 28. Dans une direction axiale, la longueur de l'une des douilles 30 correspond à l'épaisseur de l'oreille 26 de l'anneau d’éjection 24 dans laquelle la douille est reçue. De préférence, l'anneau d’éjection 24 est formé d'une matière plastique tandis que les anneaux 30 sont en métal. L'anneau d'éjection 24 peut être moulé par injection, et les douilles 30 peuvent être soit pressées dans les ouvertures 28, soit placées dans l'outil de moulage par injection utilisé pour fabriquer l'anneau d'éjection 24 et y être noyées dans le matériau injecté. L'anneau d'éjection 24 est pourvu d'une pluralité d'ouvertures d'éjection 32 qui servent à éjecter le liquide de refroidissement arrivant à l'anneau d'éjection 24 via les rainures 12, sur la tête d'enroulement 8 respective. Comme on peut le voir en particulier sur les figures 6 et 7, l'anneau d'éjection 24 est pourvu d'ouvertures d'éjection 32 dans les parties situées entre les oreilles adjacentes 26, tandis qu'aucune ouverture d'éjection n'est prévue à proximité immédiate de l'ouverture 28 dans chaque oreille 26. Cela est dû au fait qu'aucune rainure 12 n'est prévue sur la circonférence extérieure du stator 6 dans la zone où des ouvertures axiales traversantes 34 pour les vis 20 sont prévues. Dans les segments situés entre les oreilles adjacentes 26, l'anneau d'éjection 24 s'appuie axialement sur le stator 6 et circonférentiellement sur le boîtier du stator 5. En conséquence, des chambres de distribution 36 sont formées qui fournissent le liquide de refroidissement aux ouvertures d'éjection 32. Les ouvertures 28 forment des configurations de positionnement qui coopèrent avec les vis de stator 20. Ainsi, les ouvertures 28 servent à positionner correctement l'anneau d'éjection 24 dans la direction circonférentielle de sorte que les oreilles 26 soient placées dans des évidements du boîtier 5 qui servent également à recevoir les parties élargies du stator 6 dans lesquelles des ouvertures traversantes 34 sont prévues. Machine électrique avec un boîtier (5), un rotor (2, 3, 4), un stator (6), un enroulement de stator (7), une pluralité de rainures de refroidissement de stator (12) formées le long du stator (6) et se terminant à proximité d'une tête d'enroulement (8) de l'enroulement de stator (7), et un anneau d'éjection (24) pour guider le liquide de refroidissement sortant des rainures de réfrigérant de stator (12) sur la tête d'enroulement (8), la anneau d'éjection (24) ayant une pluralité de configurations de positionnement (28) adaptées pour coopérer avec des vis de stator (20). Machine électrique selon la revendication 1, dans laquelle les configurations de positionnement comprennent des ouvertures (28) pour les vis de stator (20), les ouvertures (28) étant formées dans des oreilles (26) au niveau de l'anneau d'éjection (24). Machine électrique selon la revendication 2, dans laquelle les oreilles (26) sont prévues sur la circonférence extérieure de l'anneau d'éjection (24). Machine électrique selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans laquelle est répartie uniformément une pluralité d'ouvertures (28). Machine électrique de l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans laquelle une douille (30) est reçue dans chacune des ouvertures (28). Machine électrique selon la revendication 5, dans laquelle les douilles (30) sont constituées de métal et l’anneau d'éjection (24) est formée d'une matière plastique. Machine électrique de l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’anneau d'éjection (24) présente des ouvertures d'éjection (32) disposées dans une direction circonférentielle entre les configurations de positionnement (28). Machine électrique selon la revendication 7, dans laquelle les ouvertures d'éjection (32) sont orientées parallèlement à un axe de rotation du rotor (2, 3, 4). Machine électrique selon la revendication 7, dans laquelle les ouvertures d'éjection (32) sont orientées de manière à pointer vers l'intérieur en direction d'un axe de rotation du rotor (2, 3, 4). Machine électrique de l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’anneau d'éjection (24) est prévu à une extrémité axiale du stator (6) et dans laquelle un capuchon d'éjection (14) est disposé à l'extrémité axiale opposée du stator (6).