Brevet FR3156613A1 — publié le 20250613

Le groupe moteur comporte : - une machine électrique comportant un stator (104) et un rotor ; - un onduleur (110) de pilotage du stator (104) ; - un arbre de sortie ; - un système d’engrenage entre le rotor et l’arbre de sortie ; - un boîtier dans lequel au moins le stator (104) et le système d’engrenage s’étendent, le boîtier renfermant de l’huile (124) s’étendant sur un fond (126) du boîtier (112), une roue (118D) du système d’engrenage, dite roue de projection, étant conçue pour, lors de sa rotation, entraîner et projeter l’huile depuis le fond (126) du boîtier (112) sur un élément à refroidir (116) ; - un bassin de rétention (138) conçu pour recevoir l’huile (124) projetée ; et - un chemin de retour de l’huile (124) débordant du bassin de rétention (138) vers le fond (126) du boîtier (112). Le stator (104) et/ou un dissipateur thermique (112) de l’onduleur (110) s’étendent au moins en partie dans le bassin de rétention (138) pour baigner dans l’huile (124) retenue. Figure pour l’abrégé : Fig. 3 GROUPE MOTEUR ET ENGIN DE MOBILITÉ COMPORTANT UN TEL GROUPE MOTEUR Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un groupe moteur et un engin de mobilité comportant un tel groupe moteur. Un engin de mobilité est par exemple un véhicule terrestre à moteur, un train, un aéronef ou bien un drone. Un véhicule terrestre à moteur est par exemple un véhicule automobile, une moto, un vélo motorisé ou bien un fauteuil roulant motorisé. Arrière-plan technologique La demande internationale PCT publiée sous le numéro WO 2018 150128 A1, décrit un groupe moteur comportant : une machine électrique comportant un stator et un rotor ; un onduleur de pilotage du stator ; un arbre de sortie ; un système d’engrenage entre le rotor et l’arbre de sortie ; et un boîtier dans lequel au moins le stator et le système d’engrenage s’étendent, le boîtier renfermant de l’huile s’étendant sur un fond du boîtier, une roue du système d’engrenage, dite roue de projection, étant conçue pour, lors de sa rotation, entraîner et projeter l’huile depuis le fond du boîtier sur des ailettes de refroidissement de l’onduleur. Ainsi, l’onduleur est refroidi de manière passive, sans nécessiter de pompe de circulation de l’huile. Cependant, cette solution présente comme inconvénient qu’à faible vitesse de la machine électrique, les projections d’huile sont moins importantes et peuvent ne pas être suffisantes pour refroidir efficacement l’onduleur. Par ailleurs, la demande internationale PCT publiée sous le numéro WO 2022 201590 A1 propose de projeter l’huile sur le stator pour le refroidir, et de prévoir un bassin de rétention pour recevoir l’huile projetée. Le bassin de rétention est placé à côté d’un roulement du rotor, de sorte que ce roulement baigne dans l’huile retenue. Cela permet d’assurer que le roulement soit toujours lubrifié, même après que la machine électrique n’a pas été utilisé pendant une longue période. Cependant, cet état de la technique ne présente pas de solution au problème du refroidissement de l’onduleur à faible vitesse de la machine électrique. Il peut ainsi être souhaité de prévoir un groupe moteur qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités. Il est donc proposé un groupe moteur comportant : une machine électrique comportant un stator et un rotor ; un onduleur de pilotage du stator ; un arbre de sortie ; un système d’engrenage entre le rotor et l’arbre de sortie ; un boîtier dans lequel au moins le stator et le système d’engrenage s’étendent, le boîtier renfermant de l’huile s’étendant sur un fond du boîtier ; une pièce, dite pièce de projection, conçue pour être entraînée en rotation par le système d’engrenage et, lors de sa rotation, pour entraîner et projeter l’huile depuis le fond du boîtier sur un élément à refroidir ; un bassin de rétention conçu pour recevoir l’huile projetée; et un chemin de retour de l’huile débordant du bassin de rétention vers le fond du boîtier ; caractérisé en ce que le stator et/ou un dissipateur thermique de l’onduleur s’étendent au moins en partie dans le bassin de rétention pour baigner dans l’huile retenue. Ainsi, grâce à l’invention, le stator et/ou l’onduleur sont toujours suffisamment refroidis, même à faible vitesse de la machine électrique, grâce à l’huile retenue dans laquelle ils baignent. L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible. De façon optionnelle, la pièce de projection est une roue du système d’engrenage, dite roue de projection, conçue, lors de sa rotation, pour entraîner et projeter l’huile depuis le fond du boîtier sur l’élément à refroidir. De façon optionnelle également, la roue de projection est la plus grande roue du système d’engrenage. De façon optionnelle également, le dissipateur thermique comporte un corps contre lequel l’onduleur est plaqué et des projections du corps du dissipateur thermique, ces projections étant conçues pour baigner dans l’huile retenue. De façon optionnelle également, les projections du dissipateur thermique comportent des ailettes s’étendant dans une direction de projection de l’huile afin que l’huile projetée s’engouffre entre les ailettes. De façon optionnelle également, l’élément à refroidir comporte le dissipateur thermique et/ou le stator. De façon optionnelle également, au moins une partie du stator se trouve sur le chemin de retour pour que l’huile débordant du bassin de rétention s’écoule sur le stator. De façon optionnelle également, le groupe moteur comporte en outre, sur le chemin de retour, un dispositif de limitation d’un débit d’écoulement de l’huile sur le stator, comportant : un bassin tampon conçu pour recevoir l’huile débordant du bassin de rétention ; et des conduites ménagées dans un fond du bassin tampon et conçues pour conduire l’huile depuis le bassin tampon vers le stator. De façon optionnelle également, le système d’engrenage est un réducteur. Il est également proposé un engin de mobilité comportant : un système de déplacement, comportant par exemple une ou plusieurs roues motrices ; et un groupe moteur selon l’invention, utilisé comme groupe motopropulseur d’entrainement du système de déplacement. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la FIG. 1 est une vue éclatée d’un exemple de groupe moteur dans lequel l’invention est mise en œuvre, la FIG. 2 est une vue en coupe du groupe moteur de la FIG. 1 , et la FIG. 3 est une autre vue en coupe du groupe moteur de la FIG. 1 . Description détaillée de l’invention En référence à la FIG. 1 , un exemple de groupe moteur 100 dans lequel l’invention est mise en œuvre va à présent être décrit. Le groupe moteur 100 est par exemple conçu pour équiper un engin de mobilité comportant un système de déplacement, par exemple une ou plusieurs roues motrices. Le groupe moteur 100 peut alors être utilisé comme groupe motopropulseur d’entrainement du système de déplacement. Ainsi, le groupe moteur 100 comporte tout d’abord une machine électrique 102 muni d’un stator 104 et d’un rotor 106 mobile par rapport au stator autour d’un axe moteur A M . La machine électrique 102 est conçue pour fonctionner en moteur et/ou en générateur. La machine électrique 102 comporte en outre un arbre moteur 108 s’étendant sur l’axe moteur A M et fixé au rotor 106 pour tourner avec ce dernier Le groupe moteur 100 comporte en outre un onduleur 110 de pilotage du stator 104. Plus précisément, l’onduleur 110 est conçu pour piloter le stator 104 afin que ce dernier génère un champ magnétique tournant, sous l’effet duquel le rotor 106 est conçu pour tourner autour de l’axe de rotation A M . Pour refroidir l’onduleur 110, le groupe moteur 100 comporte en outre un dissipateur thermique 112 comportant un corps 114 contre lequel l’onduleur 110 est plaqué, et des projections 116 se projetant du corps 114 du dissipateur thermique 112. Ces projections 116 peuvent être des pions ou des ailettes. Dans ce dernier cas, les ailettes s’étendent de préférence dans une direction de projection de l’huile 124, comme dans l’exemple illustré, afin que l’huile 124 projetée s’engouffre entre les ailettes et évacue mieux la chaleur. Le groupe moteur 100 comporte en outre un système d’engrenage 118 couplé au rotor 106 afin d’être entraîné par ce dernier. Le système d’engrenage 118 comporte des roues 118A-D successives en prise les unes avec les autres, la première roue 118A de la succession étant par exemple solidaire de l’arbre moteur 108. Par exemple, le système d’engrenage 118 est un réducteur, de sorte que la dernière roue 118D de la succession tourne à une vitesse inférieure, par exemple au moins 5 fois inférieure, par exemple encore au moins 8 fois inférieure, par exemple encore au moins 10 fois inférieure, à celle de la première roue 118A de la succession. Le groupe moteur 100 comporte en outre un arbre de sortie 120 conçu pour être couplé au système d’engrenage 118, et plus précisément à la dernière roue 118D du système d’engrenage 118, afin d’entraîner le système de déplacement de l’engin de mobilité. Par exemple, l’arbre de sortie 120 est solidaire de la dernière roue 118D pour tourner avec cette dernière. Le groupe moteur 100 comporte en outre un boîtier 122 dans lequel au moins le stator 104 et le système d’engrenage 110 s’étendent. Le boîtier 122 est conçu pour renfermer de l’huile 124 s’étendant sur un fond 126 du boîtier 122. Par exemple, le boîtier 122 comporte un couvercle supérieur 122A dans lequel l’onduleur 110 s’étend et qui présente une ouverture inférieure 128 fermée par le corps 114 du dissipateur thermique 112. Le boîtier 122 comporte en outre une cuve inférieure 122B présentant un premier compartiment 130 de réception de la machine électrique 102 et un deuxième compartiment 132 de réception du système d’engrenage 118. Ces deux compartiments 130, 132 communiquent l’un avec l’autre. La cuve 122B présente en outre une ouverture supérieure 134 débouchant sur le premier compartiment 130. Une roue du système d’engrenage 110, dite roue de projection est conçue, lors de sa rotation, pour entraîner et projeter l’huile 124 du fond 126 du boîtier 122. De préférence, il s’agit de la plus grande roue du système d’engrenage 118. En effet, la plus grande roue est généralement celle qui baigne toujours dans l’huile 124 du fond 126 du boîtier 122. Il s’agit de la roue 118D dans l’exemple illustré. Pour favoriser l’entraînement de l’huile 124, le boîtier 122, et en particulier la cuve 122B, présente une paroi courbe 136 suivant la courbure de la roue de projection 118D. L’huile 124 est par exemple projetée sur les ailettes de refroidissement 116. Pour cela, comme dans l’exemple illustré, la roue de projection 118D est conçue pour projeter l’huile 124 dans l’ouverture supérieure de la cuve 122 où s’étendent les ailettes de refroidissement 116. Dans ce cas, la paroi courbe 136 s’étend de préférence depuis le fond 126 jusqu’à l’ouverture supérieure 134 de la cuve 122B. Le groupe moteur 100 comporte en outre un bassin de rétention 138 conçu pour recevoir l’huile 124 projetée. Par exemple, comme dans l’exemple illustré, le groupe moteur 100 comporte un bac 140 dont au moins une partie forme le bassin de rétention 138. Le bac 140 s’étend dans l’ouverture supérieure 134 de la cuve 122B. Les ailettes de refroidissement 116 de l’onduleur 110 s’étendent alors au moins en partie dans le bassin de rétention 138 pour baigner dans l’huile 124 retenue. Le bassin de rétention 138 est dépourvu d’évacuation par le bas afin de permettre l’huile 124 de s’accumuler. L’évacuation se fait à une certaine hauteur, par débordement par-dessus une paroi du bassin de rétention 138 (comme dans l’exemple illustré) ou bien au travers d’une ouverture ménagée dans une paroi du bassin de rétention 138. Le groupe moteur 100 comporte un chemin 142 de retour de l’huile 124 débordant du bassin de rétention 138, vers le fond 114 du boîtier 112. De préférence, comme dans l’exemple illustré, au moins une partie du stator 104 est situé sur le chemin de retour 142, par exemple sous le bassin de rétention 138, pour recevoir l’huile 124 débordant du bassin de rétention 138. En référence à la FIG. 2 , le groupe moteur 100 comporte en outre, sur le chemin de retour 142, un dispositif 202 de limitation d’un débit d’écoulement de l’huile sur le stator 104. Ce dispositif de limitation de débit 202 comporte un bassin tampon 204 conçu pour recevoir l’huile 124 débordant du bassin de rétention 138. Le dispositif de limitation de débit 202 comporte en outre des conduites 206 (sur la FIG. 2 , par soucis de clarté seules certaines sont identifiées par la référence 206), ménagées dans un fond 208 du bassin tampon 204 et conçues pour conduire l’huile 124 depuis le bassin tampon 204 vers le stator 104. Ainsi, il est possible de limiter le débit d’huile 124 atteignant le rotor 104, tout en s’assurant que l’huile 124 se répartisse bien sur le stator 104. En référence à la FIG. 3 , en fonctionnement, le rotor 106 tourne, ce qui provoque la rotation de la roue de projection 118D. Cette dernière est en contact avec l’huile 124 présente au fond 126 du boîtier 112 et, de par sa rotation, entraîne et soulève l’huile 124 pour la projeter sur les ailettes de refroidissement 116 pour refroidir l’onduleur 110. L’huile 124 projetée retombe alors dans le bassin de rétention 138 où elle s’accumule, de sorte que les ailettes de refroidissement 116 baignent dans l’huile 124 accumulée. Lorsque l’huile 124 accumulée atteint un certain niveau (celui de la FIG. 2 ), elle déborde du bassin de rétention 138 pour s’écouler dans le bassin tampon 204 duquel l’huile 124 ressort par les conduites 206 pour atteindre le stator 104. Le débit de sortie de l’huile 124 est limité par les conduites 206. Ainsi, lorsque la projection d’huile 124 sur les ailettes de refroidissement 116 est importante, le bassin tampon a tendance à se remplir, tandis que lorsque la projection est faible, le bassin tampon a tendance à se vider. Cela permet d’assurer un débit d’huile 124 sur le stator 104 relativement constant, indépendamment du niveau de projection d’huile et donc de la vitesse de la machine électrique 102. L’huile 124 passant sur le stator 104 rejoint alors le compartiment 132 du système d’engrenage 118, par le fait que les compartiments 130, 132 sont en communication, pour retourner au fond 126 du boîtier 112. En conclusion, il apparaît clairement qu’un groupe moteur tel que celui décrit précédemment permet d’évacuer la chaleur des ailettes de refroidissement, sans nécessiter de pompe et même lorsque la machine électrique tourne à faible vitesse. On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. En particulier, le bassin de rétention pourrait être situé sous le stator, afin que ce soit ce dernier qui baigne dans l’huile accumulée dans le bassin de rétention. Il pourrait même être envisagé que l’onduleur soit placé plus bas pour qu’à la fois le dissipateur thermique et le stator baignent dans l’huile accumulée dans la bassin de rétention. En outre, l’élément refroidi par les projections d’huile pourrait être le stator, à la place ou bien en plus du dissipateur thermique, voire même un autre élément que le stator et le dissipateur thermique. Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Groupe moteur (100) comportant : une machine électrique (102) comportant un stator (104) et un rotor (106) ; un onduleur (110) de pilotage du stator (104) ; un arbre de sortie (120) ; un système d’engrenage (118) entre le rotor (106) et l’arbre de sortie (120) ; un boîtier (112) dans lequel au moins le stator (104) et le système d’engrenage (118) s’étendent, le boîtier (112) renfermant de l’huile (124) s’étendant sur un fond (126) du boîtier (112) ; une pièce (118D), dite pièce de projection, conçue pour être entraînée en rotation par le système d’engrenage (118) et, lors de sa rotation, pour entraîner et projeter l’huile (124) depuis le fond (126) du boîtier (112) sur un élément à refroidir ; un bassin de rétention (138) conçu pour recevoir l’huile (124) projetée; et un chemin (142) de retour de l’huile (124) débordant du bassin de rétention (138) vers le fond (126) du boîtier (112) ; caractérisé en ce que le stator (104) et/ou un dissipateur thermique (112) de l’onduleur (110) s’étendent au moins en partie dans le bassin de rétention (138) pour baigner dans l’huile (124) retenue. Groupe moteur (100) selon la revendication 1, dans lequel la pièce de projection est une roue (118D) du système d’engrenage (118), dite roue de projection, conçue, lors de sa rotation, pour entraîner et projeter l’huile (124) depuis le fond (126) du boîtier (112) sur l’élément à refroidir. Groupe moteur (100) selon la revendication 2, dans lequel la roue de projection (118D) est la plus grande roue du système d’engrenage (118). Groupe moteur (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le dissipateur thermique (112) comporte un corps (114) contre lequel l’onduleur (110) est plaqué et des projections (116) du corps (114) du dissipateur thermique (112), ces projections (116) étant conçues pour baigner dans l’huile (124) retenue. Groupe moteur (100) selon la revendication 4, dans lequel les projections (116) du dissipateur thermique (112) comportent des ailettes s’étendant dans une direction de projection de l’huile (124) afin que l’huile (124) projetée s’engouffre entre les ailettes. Groupe moteur (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l’élément à refroidir comporte le dissipateur thermique (112) et/ou le stator (104). Groupe moteur (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel au moins une partie du stator (104) se trouve sur le chemin de retour (142) pour que l’huile (124) débordant du bassin de rétention (138) s’écoule sur le stator (104). Groupe moteur (100) selon la revendication 7, comportant en outre, sur le chemin de retour (142), un dispositif (202) de limitation d’un débit d’écoulement de l’huile (124) sur le stator (104), comportant : un bassin tampon (204) conçu pour recevoir l’huile (124) débordant du bassin de rétention (138) ; et des conduites (206) ménagées dans un fond (208) du bassin tampon (204) et conçues pour conduire l’huile (124) depuis le bassin tampon (204) vers le stator (104). Groupe moteur (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le système d’engrenage (118) est un réducteur. Engin de mobilité comportant : un système de déplacement, comportant par exemple une ou plusieurs roues motrices ; et un groupe moteur (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, utilisé comme groupe motopropulseur d’entrainement du système de déplacement.