Brevet FR3159479A1 — publié le 20250822

Machine électrique comportant un stator (2) présentant un axe de rotation, comprenant un empilage de tôles (38) disposant de têtes de bobinages de fils électriques (4) dépassant axialement, et autour de ces bobinages (4) de perçages axiaux de circulation d’un fluide de refroidissement, cette machine comportant autour des têtes de bobinages (4) un anneau de circulation de fluide (14) formant une chambre annulaire recevant le fluide des perçages axiaux pour le répartir vers les têtes des bobinages (4), qui comporte au moins un arrêt (48) réalisant son positionnement angulaire autour de l’axe. Figure 1 MACHINE ELECTRIQUE AVEC STATOR COMPRENANT DES PERÇAGES AXIAUX POUR FLUIDE DE REFROIDISSEMENT La présente invention concerne une machine électrique avec stator comprenant des perçages axiaux de circulation d’un fluide de refroidissement, ainsi qu’un procédé d’assemblage de cette machine et un véhicule automobile électrique ou hybride équipé de ce type de machine. Un type de machine électrique connu, présenté notamment par le document EP-A1-4270733, comporte un stator formé par un empilement de tôles serré dans un carter, comprenant autour des bobinages de fil de cuivre, près du diamètre extérieur des tôles, des perçages axiaux de circulation d’un fluide de refroidissement, en particulier d’une huile. Une pompe de circulation du fluide alimente un perçage central de l’arbre du rotor, ainsi que des tubes insérés dans les perçages du stator, comprenant plusieurs trous formant des injecteurs du fluide. En particulier un injecteur formé de chaque côté du tube permet de pulvériser du fluide dans une gouttière disposée suivant la circonférence du stator autour des têtes des bobinages, qui ensuite arrose ces têtes par une succession de perçages répartis sur la longueur de la gouttière. On obtient ainsi par l’arrivée du fluide venant de l’arbre sur le contour radialement intérieur des têtes de bobinages, et venant des gouttières sur leur contour radialement extérieur, un arrosage des extrémités des bobinages de fils qui les refroidit. En particulier pour une machine de traction d’un véhicule électrique ou hybride on cherche à la fois une puissance importante et un bon rendement avec une machine compacte pour limiter son encombrement, et un minimum de matériaux pour réduire la masse et les coûts. Une circulation d’huile au plus près des fils de cuivre dégageant une énergie calorifique par effet joule permet d’améliorer ces paramètres. Toutefois les goulottes de distribution de fluide agissant uniquement par gravité ne permettent d’optimiser la répartition du débit de fluide sur le contour complet des extrémités des bobinages, ce qui pose des problèmes d’optimisation des échanges thermiques sur ces parties produisant des calories, en particulier suivant la position angulaire de chaque bobinage. La présente invention a notamment pour but d’éviter ces problèmes de l’art antérieur. Elle propose à cet effet une machine électrique comportant un stator présentant un axe de rotation, comprenant un empilage de tôles disposant de têtes de bobinages de fils électriques dépassant axialement, et autour de ces bobinages de perçages axiaux de circulation d’un fluide de refroidissement, cette machine comportant autour des têtes de bobinages un anneau de circulation de fluide formant une chambre annulaire recevant le fluide des perçages axiaux pour le répartir vers les têtes des bobinages, cette machine étant remarquable en ce que l’anneau d’étanchéité comporte au moins un arrêt réalisant son positionnement angulaire autour de l’axe. Un avantage de cette machine électrique est qu’en prévoyant au moins un arrêt de positionnement angulaire sur l’anneau d’étanchéité, par exemple un élément s’emboîtant dans un autre élément fixe, on obtient automatiquement lors de l’assemblage de la machine une position angulaire de cet anneau ajustant précisément la répartition angulaire des injecteurs formés sur l’anneau. On assure ainsi par le simple ajout de formes qui peuvent être réalisées de manière économique dans des pièces moulées, une facilité d’assemblage en série des machines donnant une répartition précise du flux suivant les secteurs angulaires des bobinages et leurs besoins particuliers d’échanges thermiques, de manière à obtenir une régularité maximum des températures qui optimise la puissance et le rendement de la machine. La machine électrique selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, l’arrêt de positionnement angulaire comporte un pion disposé axialement rentrant dans un perçage. Avantageusement, l’arrêt de positionnement angulaire comporte un élément fixé sur une couronne conductrice du courant disposée en bout des bobinages. De plus, l’anneau de circulation de fluide peut comporter une patte plate comprenant le perçage qui est tournée radialement vers l’intérieur. Avantageusement, l’anneau de circulation de fluide comporte deux demi-anneaux qui se rejoignent suivant un plan de joint passant par l’axe. Dans ce cas, avantageusement chaque demi-anneau comporte un arrêt de positionnement angulaire. Avantageusement, l’anneau de circulation de fluide est formé d’une pièce avec un élément de l’arrêt de positionnement angulaire par un moulage en matière plastique. L’invention a aussi pour objet un procédé d’assemblage d’une machine électrique comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes, remarquable en ce qu’il comporte une étape de coulissement axial de l’anneau de circulation de fluide qui comprend pendant ce coulissement un emboîtement de deux éléments de l’arrêt de positionnement angulaire. Avantageusement, l’anneau de circulation de fluide comprenant deux demi-anneaux, le procédé comporte de plus une étape préalable d’écartement des demi-anneaux, puis une étape de coulissement partiel pour passer des bossages sur le contour extérieur des têtes des bobinages, puis une étape de resserrement des demi-anneaux, et enfin une étape de fin de coulissement comprenant un emboîtement des éléments de l’arrêt de positionnement angulaire. L’invention a de plus pour objet un véhicule automobile électrique ou hybride, remarquable en ce qu’il comporte une machine électrique utilisée pour sa traction comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : FIG. 1 est une vue de l’extrémité d’une machine électrique selon l’invention sans son carter ; FIG. 2 est une vue en coupe axiale de l’extrémité de la machine passant par l’arrêt de positionnement ; FIG. 3 est une vue de dessus de l’arrêt de positionnement de l’anneau de cette machine ; et FIG. 4 est une vue de dessous de cet arrêt, présentant le pion de positionnement angulaire de l’anneau de circulation de fluide sans les couronnes conductrices. Les figures 1 et 2 présentent le côté axial avant AV d’un stator 2 d’une machine électrique formé par un empilage de tôles 38, comprenant les têtes des bobinages de fils 4 dépassant axialement de chaque côté de cet empilage, présentant sur leurs contour extérieur un bossage 32 tourné radialement vers l’extérieur. Trois couronnes conductrices superposées 6, disposées en avant des têtes de bobinages 4, reçoivent par des connexions 8 le courant de chacune des phases de la machine triphasée, pour les relier à un bornier 10 comprenant trois bornes 12 de branchement électrique vers l’extérieur. Un anneau de circulation de fluide 14 réalisé par un moulage de matière plastique comporte deux demi-anneaux reliés suivant un plan de joint passant par l’axe 16, disposant chacun près de ce plan d’un perçage axial 18. La base arrière 24 de l’anneau 14, en appui sur la face transversale 34 des tôles de stator 38, est écartée radialement du carter 22 de manière à former entre eux une chambre annulaire 28 qui est fermée vers l’avant par un appui axial de l’anneau 26 sur un bossage de ce carter. Une membrane d’étanchéité 30 recouvre la partie de l’anneau 14 formant la chambre 28 afin d’assurer l’étanchéité du contact sur les tôles de stator 38 et sur le carter 22. Les figures 3 et 4 présentent chaque demi-anneau comportant à une extrémité, en face d’un perçage axial 18, une patte tournée radialement vers l’intérieur 40, disposée dans un plan transversal, comprenant un perçage qui reçoit de manière ajustée un pion 42 fixé sur la couronne conductrice 6 la plus à l’extérieur pour former un arrêt 48 de positionnement angulaire de cet anneau autour de l’axe. Chaque patte 40 se prolonge vers l’arrière par un plan axial 44 qui la raccorde au bossage extérieur 46 de son perçage 18 disposé en face. Le procédé d’assemblage de l’anneau de circulation de fluide 14 est le suivant. Un outil comprenant deux parties disposant chacune de deux tiges, reçoit l’anneau 14 en introduisant les deux tiges de chaque partie dans les perçages 18 d’un même demi-anneau. L’outil réalise ensuite une étape d’écartement radial des demi-anneaux afin d’obtenir un espace intérieur plus important permettant à leur base 24 de passer au-dessus des bossages extérieurs 32 des têtes de bobinages 4. On a ensuite une étape de coulissement partiel vers l’arrière pour passer la base 24 sur les bossages 32, puis après ce passage une étape de resserrement des deux parties de l’outil pour reformer l’anneau circulaire 14, puis une étape de fin de coulissement comprenant un emboîtement de deux éléments de l’arrêt de positionnement angulaire 48, et une mise en place complète de l’anneau 14. Ensuite l’outil remonte vers l’avant pour dégager ses tiges des perçages 18. On forme ainsi avec l’appui de la membrane d’étanchéité 30 sur la face transversale 34 des tôles de stator 38 et l’appui axial 26 sur le carter 22, la chambre annulaire 28 qui reçoit le fluide venant des perçages de stator 20 pour le distribuer par une série de perçages radiaux répartis sur le contour, formant des injecteurs 36 tournés vers les têtes de bobinages 4. La répartition angulaire des injecteurs 36 sur la face intérieure de l’anneau 14 peut être irrégulière, de manière à privilégier certaines zones des têtes de bobinages 4 recevant un débit supérieur de fluide de refroidissement afin de l’adapter à l’échauffement qu’elles produisent. Lors de la descente de l’anneau 14 pour sa mise en place, les perçages des pattes 40 reçoivent chacune un pion 42 qui rentre facilement grâce à un chanfrein d’extrémité de ce pion. En fin de descente chaque patte 40 est proche de la couronne conductrice extérieure 6. On obtient après le retrait de l’outil d’assemblage un anneau 14 centré dans le carter 22 par sa partie arrière, et positionné angulairement par les perçages de ses pattes 42 recevant chacune un pion 42 relié au carter 22. En variante on peut utiliser une seule patte percée 40 recevant un unique pion 42 qui suffit à assurer un positionnement angulaire de l’anneau de circulation de fluide 14. On peut aussi utiliser tout autre type d’arrêt de positionnement angulaire, comme un pion de l’anneau 14 rentrant dans un perçage d’un élément fixe de la machine, le carter 22 par exemple, ou d’autres formes d’arrêt comme un tenon rentrant dans une rainure axiale. Le moulage en matière plastique des demi-anneaux de l’anneau de circulation du fluide 14 permet d’obtenir facilement et de manière économique dans la même opération le moulage des pattes 40. Machine électrique comportant un stator (2) présentant un axe de rotation, comprenant un empilage de tôles (38) disposant de têtes de bobinages de fils électriques (4) dépassant axialement, et autour de ces bobinages (4) de perçages axiaux (20) de circulation d’un fluide de refroidissement, cette machine comportant autour des têtes de bobinages (4) un anneau de circulation de fluide (14) formant une chambre annulaire (28) recevant le fluide des perçages axiaux (20) pour le répartir vers les têtes des bobinages (4), caractérisée en ce que l’anneau d’étanchéité (14) comporte au moins un arrêt (48) réalisant son positionnement angulaire autour de l’axe. Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’arrêt de positionnement angulaire (48) comporte un pion disposé axialement (42) rentrant dans un perçage. Machine électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l’arrêt de positionnement angulaire (48) comporte un élément fixé sur une couronne conductrice du courant (6) disposée en bout des bobinages (4). Machine électrique selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce que l’anneau de circulation de fluide (14) comporte une patte plate (40) comprenant le perçage qui est tournée radialement vers l’intérieur. Machine électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’anneau de circulation de fluide (14) comporte deux demi-anneaux qui se rejoignent suivant un plan de joint passant par l’axe (16). Machine électrique selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque demi-anneau comporte un arrêt de positionnement angulaire. Machine électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’anneau de circulation de fluide (14) est formé d’une pièce avec un élément de l’arrêt de positionnement angulaire (48) par un moulage en matière plastique. Procédé d’assemblage d’une machine électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de coulissement axial de l’anneau de circulation de fluide (14) qui comprend pendant ce coulissement un emboîtement de deux éléments de l’arrêt de positionnement angulaire (48). Procédé d’assemblage selon la revendication 8, l’anneau de circulation de fluide (14) comprenant deux demi-anneaux, caractérisé en ce qu’il comporte une étape préalable d’écartement des demi-anneaux, puis une étape de coulissement partiel pour passer des bossages (32) sur le contour extérieur des têtes des bobinages (4), puis une étape de resserrement des demi-anneaux, et enfin une étape de fin de coulissement comprenant un emboîtement des éléments de l’arrêt de positionnement angulaire (48). Véhicule automobile électrique ou hybride, caractérisé en ce qu’il comporte une machine électrique utilisée pour sa traction qui est selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.