Brevet FR3154560A1 — publié le 20250425

L’invention concerne un ensemble pour moteur électrique (10) comprenant un stator (12) et un carter de protection (14) sensiblement cylindriques de révolution autour d’un axe commun (X), assemblés par insertion du stator (12) dans le carter de protection (14). Le stator (12) et carter de protection (14) sont configurés de sorte qu’il existe une pluralité d’espacements locaux de dilation entre le stator (12) et le carter de protection (14). Les espacements de dilation sont dimensionnés de sorte à permettre une déformation élastique locale du carter de protection (14) au niveau de l’espacement de dilatation, ladite déformation élastique permettant de compenser un effort lié à une contraction thermique prédéterminée du carter de protection (14). Figure pour l’abrégé : figure 2 Ensemble pour moteur électrique à stator et carter de protection améliorés L’invention concerne domaine des moteurs électriques et notamment les moteurs électriques à courant continu sans balai destiné notamment à des équipements de véhicule. De nombreux moteurs électriques sont utilisés dans les équipements de véhicules automobile, en particulier pour les dispositifs d'essuyage. Afin de protéger les moteurs électriques de leur environnement, il est connu de protéger le moteur électrique en disposant un carter de protection autour du stator du moteur électrique. Ce carter de protection assure également le transfert thermique par conduction afin de permettre une dissipation de l’énergie thermique produite par le moteur vers l’extérieur. Le stator du moteur électrique est généralement monté en force dans le carter de protection. Cependant, un tel montage en force peut entraîner la formation de copeaux métalliques pouvant causer des problèmes électriques. Une autre solution consiste à utiliser des goupilles pour fixer le carter au stator, ce qui pose des problèmes de gestion logistique de ces pièces ou encore à les coller entre eux, ce qui a pour désavantage notamment de réduire la conductivité thermique entre les composants du moteur, et par conséquent gêner la dissipation de la chaleur générée par le moteur lors de son opération. Il est donc préférable de monter le stator dans le carter de protection par frettage, c’est-à-dire en faisant préalablement chauffer le carter pour le dilater, puis l’enfiler sur le stator. Le refroidissement du carter entraîne ensuite son rétrécissement et donc sa solidarisation sur le stator dont il ne peut plus être retiré. Toutefois, il est important que le frettage n’ait pas d’influence sur l’entrefer (ou « airgap » en anglais) entre stator et rotor, c’est-à-dire que ce dernier ne soit pas réduit par une éventuelle déformation du stator dus aux efforts que ce dernier subit du fait de la rétractation du carter lors de son refroidissement. Par ailleurs, indépendamment de la manière dont sont assemblés le stator et le carte de protection, lors de son opération, le moteur peut voir a température descendre jusqu’à -40°C. Or, ceci créé une rétractation du carter générant des efforts pouvant potentiellement déformer le stator et ainsi réduire l’entrefer entre stator et rotor. Ce phénomène se produit particulièrement lorsque le carter est réalisé dans un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique plus important que le stator. En effet, dans ce cas, le matériau du carter va se rétracter davantage que celui du rotor et pourra se déformer plastiquement et donc induire des efforts importants sur le stator. On parle notamment de dilatation différentielle. L’invention a donc pour objectif d’empêcher la réduction de l’entrefer entre stator et rotor en cas de déformation par dilatation thermique du carter. A cet effet l’invention a pour objet un ensemble pour moteur électrique comprenant un stator et un carter de protection de formes générales symétriques autour d’un axe commun, assemblés par insertion du stator dans le carter de protection, caractérisé en ce que le stator et carter de protection sont configurés de sorte qu’il existe une pluralité d’espacements locaux de dilation entre le stator et le carter de protection, les espacements de dilation étant dimensionnés de sorte à permettre une déformation élastique locale du carter de protection au niveau de l’espacement de dilatation, ladite déformation élastique permettant de compenser un effort lié à une contraction thermique prédéterminée du carter de protection. Grâce au fait qu’il existe une pluralité d’espacements locaux de dilation entre le stator et le carter de protection, dimensionnés de sorte à permettre une déformation élastique locale du carter de protection au niveau de l’espacement de dilatation permettant de compenser un effort lié à une contraction thermique prédéterminée du carter de protection, on évite que le matériau du carte se déforme plastiquement et induise des efforts importants sur le stator. Ainsi, il n’y a pas de risque que l’entrefer du moteur soit affecté. En d’autres termes, l’espacement de dilatation créé une "réserve" d’écartement entre le stator et le carter dont les dimensions sont liées à la dilation différentielle relative des deux matériaux dans lesquels sont réalisés le stator et le carter. Les dimensions de l’espacement de dilation est, entre autres, calculé en fonction des coefficients de dilatation des matériaux du carter et du stator, de leurs dimensions, et de l’effort de contraction thermique prédéterminé. L’invention peut présenter un ou plusieurs des aspects suivants pris seuls ou en combinaison. Selon un premier mode de réalisation de l’invention, le carter de protection comprend par exemple une pluralité de saillies radiales et de zones de contact, les espacements de dilation étant formés par les espacements entre les saillies radiales et le stator. De préférence, chaque saillie radiale est par exemple disposée entre deux zones de contact. Ceci permet de répartir les espacements de dilatation sur le pourtour du carter de protection. Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, les saillies radiales sont par exemple en forme générale de lobe. Une telle forme est facile à réaliser et permet une déformation élastique importante. Selon un autre mode de réalisation particulier de l’invention, les saillies radiales sont par exemple en forme générale de créneau. Une telle forme est facile à réaliser et permet une déformation élastique importante. Avantageusement, les saillies radiales sont par exemple uniformément réparties sur la circonférence du carter de protection. Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, le carter de protection comprend par exemple une pluralité de fentes traversantes, les fentes traversantes formant les espacements de dilation. Avantageusement, la dilatation thermique prédéterminée du carter de protection correspond par exemple à un effort de contraction thermique du stator ayant lieu lors d’une baisse de température de l’ensemble pour moteur électrique inférieure à -10°C, préférablement inférieure à -20°C, et plus préférablement inférieure à -40°C. Afin d’éviter un assemblage utilisant des goupilles ou un collage, le carter de protection est par exemple assemblé au stator par emmanchement à force ou par frettage et la dilatation thermique prédéterminée du carter de protection correspond à un effort de contraction thermique du carter de protection ayant lieu lors de l’assemblage par frettage. De préférence, le stator est par exemple réalisé dans un alliage comprenant essentiellement de l’acier et le carter de protection est réalisé dans un alliage comprenant essentiellement du magnésium ou de l’aluminium. L’aluminium et le magnésium ayant des coefficients de dilatation bien plus élevés que celui de l’acier, on s’assure ainsi que ce soit bien le carter de protection qui va se déformer pour compenser les efforts liés à une rétractation thermique de l’ensemble pour moteur électrique. Brève description des figures L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : FIG. 1 la FIG. 1 est une vue en perspective éclatée d’un ensemble pour moteur électrique selon un premier mode de réalisation de l’invention ; FIG. 2 la FIG. 2 est une vue en coupe axiale de l’ensemble pour moteur électrique de la FIG. 1 ; FIG. 3 la FIG. 3 est une vue similaire à la FIG. 2 et d’un carter de protection selon un troisième mode de réalisation particulier de l’invention ; FIG. 4 la FIG. 4 est une vue similaire à la FIG. 2 et d’un carter de protection selon un troisième mode de réalisation particulier de l’invention. Description détaillée Sur toutes les figures, les éléments ayant des fonctions identiques portent les mêmes numéros de référence. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations. On a représenté à la FIG. 1 une vue en perspective éclatée d’un ensemble 10 d’un moteur électrique selon un premier mode de réalisation de l’invention. Le moteur électrique en question est par exemple un moteur sans balais. L’ensemble de moteur électrique 10 comprend un rotor 11, un stator 12 et un carter de protection 14. Le stator 12 est de préférence réalisé dans un alliage comprenant essentiellement de l’acier et le carter de protection 14 est de préférence réalisé dans un alliage comprenant essentiellement de l’aluminium ou comprenant essentiellement du magnésium. Comme on peut le voir à la FIG. 2 , dans laquelle le stator 12 est inséré dans le carter de protection 14, le stator 12 présente une forme générale symétrique autour d’un axe longitudinal X-X de symétrie qui est normal au plan des figures 2 à 4 et 6. L’axe longitudinal X-X passe ici par le centre de la section transversale du stator 12. De façon classique, le stator 12 comprend un assemblage de tôles 16 de comprenant une pluralité de dents 18. Les dents 18 définissent entre elles une pluralité d’encoches 20. Les encoches 20 sont destinées à recevoir des bobinages électromagnétiques 21 (pour des raisons de clarté, un seul fil par encoche est représenté de façon schématique). De façon également classique, les dents 18 ont une forme de T et sont orientées vers l’intérieur du stator 12, c’est-à-dire vers son axe de symétrie, ici l’axe longitudinal X-X. Dans l’exemple de la FIG. 2 , le stator 12 comprend neufs dents 18 reparties régulièrement sur le pourtour interne du stator 12. Ce nombre peut naturellement varier. Ainsi, le stator 12 comprend neuf encoches 20. Le carter de protection 14 présente également une forme générale symétrique autour d’un axe longitudinal X-X, qui est son axe de symétrie et est ici normal au plan des figures. Dans la position représentée à la FIG. 2 , qui est la position d’insertion dans laquelle le stator 12 est inséré dans le carter de protection, les axes longitudinaux du stator 12 et du carter de protection 14 sont confondus en l’axe longitudinal X-X. Dans le premier mode de réalisation de l’invention tel que représenté à la FIG. 2 , le carter de protection 14 comprend une pluralité de saillies radiales 22 et des zones de contact 24 direct avec le stator 12. Les zones de contact 24 sont plus précisément en contact direct avec la surface externe du stator 12 comme on peut le voir sur les figures. Les saillies radiales 22 sont orientées vers l’extérieur du carter de protection 14, c’est-à-dire à l’opposé de son axe de symétrie, ici l’axe longitudinal X-X. Les saillies radiales 22 sont, dans le mode de réalisation présenté sur les figures, réparties selon une symétrie axiale autour de l’axe longitudinal du carter de protection 14. Dans le premier mode de réalisation tel que représenté à la FIG. 1 , la section transversale des saillies radiales 22 possède un contour interne ayant une courbure à variation continue le long du contour. En d’autres termes, la section transversale des saillies de verrouillage 22 ne présente pas de rupture de continuité le long de son contour, ou encore ne forme pas d’angle le long de son contour. Dans l’exemple représenté sur la FIG. 1 , les saillies de verrouillage 22 ont une section transversale en forme de lobe. Une telle forme ne présente pas de discontinuité. Ainsi, dans cet exemple particulier, la section transversale du stator 12 a une forme de « fleur », dont chaque saillie radiales 22 est un « pétale ». De préférence, chaque saillie de verrouillage 22 est disposée en regard d’une encoche 20. Autrement dit, le stator 12 comprend autant de saillies de verrouillage 22 que d’encoches 20. Le stator 12 comprend donc ici neuf saillies de verrouillage 22 uniformément réparties autour de l’axe longitudinal X-X du stator 12. Le stator 12 et carter de protection 14 sont configurés de sorte qu’il existe une pluralité d’espacements locaux de dilation 24 entre le stator 12 et le carter de protection 14. Les espacements de dilation 26 sont ici formés par les espacements entre les saillies radiales 22 et le stator 12. Ainsi, il existe autant d’espacements de dilatation 26 que de saillies radiales 22. Chaque saillie radiale 22 étant disposée entre deux zones de contact 24, les espacements de dilatation 16 sont chacun délimités par une saillie radiale 22 et les deux zones de contact 24 qui se trouvent de part et d’autre de la saillie radiale 22. De ce fait et compte tenu de la forme de lobe des saillies radiales 22, les espacements de dilatation 26 sont délimités par une surface lobée. Les espacements de dilation 26 sont dimensionnés de sorte à permettre une déformation élastique locale du carter de protection 14 au niveau de l’espacement de dilatation 26. La déformation élastique est déterminée de manière à compenser un effort lié à une contraction thermique prédéterminée du carter de protection 14. On choisira les dimensions des espacements locaux de dilatation 26 en fonction du matériau du carter de protection 14, du matériau du stator 12, en particulier de leurs coefficients de dilatation thermiques respectifs, de leurs dimensions et de la contraction thermique prédéterminée du carter de protection 14 qui peut être calculée en fonction des conditions de cette contraction thermique. En particulier, dans une première variante, la dilatation thermique prédéterminée du carter de protection 14 correspond à un effort de contraction thermique du stator 12 ayant lieu lors d’une baisse de température de l’ensemble pour moteur électrique 10 inférieure à -10°C, préférablement inférieure à -20°C, et plus préférablement inférieure à -40°C De préférence, les saillies radiales de contact 22 sont uniformément réparties sur la circonférence du carter de protection 14, afin de répartir au mieux les efforts liés à la contraction thermique du carter de protection 14. Néanmoins, ceci n’est qu’un exemple non-limitatif. Dans une autre variante, le carter de protection 14 étant assemblé au stator 12 par frettage, la dilatation thermique prédéterminée du carter de protection 14 correspond à un effort de contraction thermique du carter de protection 12 ayant lieu lors d’un assemblage par frettage. Sur la FIG. 1 , les saillies radiales 22 sont au nombre de neuf, mais il ne s’agit bien entendu que d’un exemple non limitatif, les saillies radiales 22 pouvant être plus ou moins nombreuses. Dans le deuxième mode de réalisation de l’invention illustré à la FIG. 3 , les saillies radiales 22 sont en forme générale de créneau. Ainsi, les zones de contact 24 sont sensiblement plus larges que dans le premier mode de réalisation. Par ailleurs, les espacements de dilatation 26 sont délimités par une surface crénelée. Sur la FIG. 3 , les saillies radiales 22 sont au nombre de douze, mais il ne s’agit bien entendu que d’un exemple non limitatif, les saillies radiales 22 pouvant être plus ou moins nombreuses. Selon un troisième mode de réalisation illustré à la FIG. 4 , le carter de protection 14 comprend une pluralité de fentes traversantes. Dans ce mode de réalisation, les fentes traversantes forment les espacements de dilation 26. On entend par fentes traversantes 26 des discontinuités du carter 14 traversant l’épaisseur entier du carter 14 et s’étendant selon l’axe X-X du carter 14. Sur la FIG. 4 , les fentes traversantes 26 sont au nombre de six, mais il ne s’agit bien entendu que d’un exemple non limitatif, les fentes traversantes 26 pouvant être plus ou moins nombreuses. Le carter de protection 14 est ainsi divisé en six sections 28 dont la section transversale à l’axe X-X est en forme d’arc de cercle. Les fentes traversantes 26 permettent, en autorisant une déformation de ces sections 28 de manière à les refermer, d’absorber les efforts de dilatation thermique du carter de protection 14. De préférence, les fentes traversantes 26 sont uniformément réparties autour du carter de protection afin de répartir au mieux les efforts liés à la contraction thermique du carter de protection 14. Néanmoins, ceci n’est qu’un exemple non-limitatif. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Il est notamment possible de prévoir des formes différentes pour le stator et le carter de protection que celles représentées sur les figures. On pourra également prévoir que le carter de protection du premier mode de réalisation présente des ailettes de refroidissement similaires à celles du deuxième mode de réalisation et disposées de la même façon. Liste de références 10 : Ensemble de moteur électrique 11 : Rotor 12 : Stator 14 : Carter de protection 16 : Assemblage de tôles 18 : Dents du stator 20 : Encoches du stator 21 : Bobinage électromagnétique 22 : Saillies radiales du carter de protection 24 : Zones de contact du carter de protection 26 : Espacements de dilatation 28 : Sections du carter Ensemble pour moteur électrique (10) comprenant un stator (12) et un carter de protection (14) de formes générales symétriques autour d’un axe commun (X-X), assemblés par insertion du stator (12) dans le carter de protection (14), caractérisé en ce que le stator (12) et carter de protection (14) sont configurés de sorte qu’il existe une pluralité d’espacements de dilation (16) locaux entre le stator (12) et le carter de protection (14), les espacements de dilation (16) étant dimensionnés de sorte à permettre une déformation élastique locale du carter de protection (14) au niveau de l’espacement de dilatation (16), ladite déformation élastique permettant de compenser un effort lié à une contraction thermique prédéterminée du carter de protection (14). Ensemble pour moteur électrique (10) selon la revendication 1, dans lequel le carter de protection (14) comprend une pluralité de saillies radiales (22) et de zones de contact (24), les espacements de dilation (16) étant formés par les espacements entre les saillies radiales (22) et le stator (12). Ensemble pour moteur électrique (10) selon la revendication 2, dans lequel chaque saillie radiale (22) est disposée entre deux zones de contact (24). Ensemble pour moteur électrique (10) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel les saillies radiales (22) sont en forme générale de lobe. Ensemble pour moteur électrique (10) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel les saillies radiales (22) sont en forme générale de créneau. Ensemble pour moteur électrique (10) selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel les saillies radiales (22) sont uniformément réparties sur la circonférence du carter de protection (14). Ensemble pour moteur électrique (10) selon la revendication 1, dans lequel le carter de protection (14) comprend une pluralité de fentes traversantes, les fentes traversantes formant les espacements de dilation (16). Ensemble pour moteur électrique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la dilatation thermique prédéterminée du carter de protection (14) correspond à un effort de contraction thermique du stator (12) ayant lieu lors d’une baisse de température de l’ensemble pour moteur électrique (10) inférieure à -10°C, préférablement inférieure à -20°C, et plus préférablement inférieure à -40°C. Ensemble pour moteur électrique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, le carter de protection (14) étant assemblé au stator (12) par frettage, la dilatation thermique prédéterminée du carter de protection (14) correspond à un effort de contraction thermique du carter de protection (12) ayant lieu lors de l’assemblage par frettage. Ensemble pour moteur électrique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le stator (12) est réalisé dans un alliage comprenant essentiellement de l’acier et le carter de protection (14) est réalisé dans un alliage comprenant essentiellement du magnésium ou de l’aluminium.