Brevet FR3158764A1 — publié le 20250801

La présente invention concerne une pompe à fluide électrique (1), comprenant un carter (2) ayant un orifice d’aspiration (3) et un orifice de refoulement (4), un moteur électrique (5) ayant un stator (6) et un rotor (7) qui est reçu à l’intérieur du stator (6) avec un interstice annulaire (8) et est apte à tourner autour d'un axe de rotation (X), une unité pompe (17) qui est en liaison d’entraînement avec le rotor (7) par le biais d’un arbre de rotor (10) et qui a une entrée d’aspiration (11) et une sortie de refoulement (12), une unité de commande (13), le rotor (7) intégrant une roue (15) afin de forcer l’écoulement de fluide à circuler au moins axialement à l’intérieur du rotor (7), autour du rotor (7) dans l’interstice annulaire (8) et axialement entre l’unité de commande (13) et le moteur électrique (5). Figure pour l’abrégé : Figure1 Pompe à fluide électrique à écoulement de fluide amélioré La présente invention concerne des pompes à liquide entraînées par moteur électrique et destinées à être utilisées dans l’industrie automobile comme, par exemple, des pompes à huile lubrifiante, des pompes à huile de refroidissement, des pompes à huile auxiliaires ou des pompes d’actionneur. En général, un moteur électrique et une unité de commande génèrent de la chaleur lors de leur fonctionnement et la performance du moteur électrique est inversement proportionnelle à la chaleur générée. La pompe à liquide entraînée par un moteur électrique génère aussi de la chaleur et la chaleur générée nuit à la performance du moteur électrique et à la performance de la pompe à fluide associée. Une possibilité de refroidissement du moteur électrique est l’utilisation du fluide de pompage dans la pompe à liquide entraînée par moteur électrique. Les techniques classiques de refroidissement du moteur électrique de la pompe à liquide entraînée par moteur électrique sont sous-optimales. Par conséquent, il est nécessaire d’améliorer le comportement de refroidissement du moteur électrique et de la pompe pour obtenir une efficacité et une fiabilité plus élevées. Un objectif du présent agencement est donc de fournir un ensemble qui surmonte les inconvénients susmentionnés et d’autres inconvénients des agencements connus, et de fournir une meilleure performance de refroidissement du moteur électrique, de l’unité de commande et des bornes de moteur. Dans la présente invention, la pompe à fluide électrique, en particulier une pompe à huile servant à alimenter un actionneur d’embrayage, un actionneur de boîte de vitesses, un système de lubrification et/ou un système de refroidissement d’une chaîne cinématique, comprend un carter ayant au moins un orifice d’aspiration et au moins un orifice de refoulement, un moteur électrique ayant un stator et un rotor qui est reçu à l’intérieur du stator avec un interstice annulaire et est apte à tourner autour d'un axe de rotation, une unité pompe qui est en liaison d’entraînement avec le rotor par le biais d’un arbre de rotor et qui a une entrée d’aspiration en communication fluidique avec l’orifice d’aspiration et une sortie de refoulement en communication fluidique avec l’orifice de refoulement, une unité de commande servant à l’entraînement du moteur électrique, le rotor intègre une roue afin de forcer l’écoulement de fluide à circuler au moins axialement à l’intérieur du rotor, autour du rotor dans l’interstice annulaire et axialement entre l’unité de commande et le moteur électrique. L’un des avantages du présent agencement est d’augmenter la quantité de fluide qui s’écoule entre le moteur électrique et l’unité de commande, ce qui permet un transfert de chaleur par convection ou conduction. Axialement entre l’unité de commande et le moteur électrique signifie une région entre l’unité de commande et le moteur électrique où l’écoulement de fluide est apte à circuler afin de refroidir l’unité de commande. Dans un mode de réalisation, le carter comprend une paroi de séparation qui s’étend sensiblement transversalement à l’axe de rotation et est axialement entre l’unité de commande qui est dans une zone sèche et le moteur électrique qui est dans une zone humide en communication fluidique avec l’unité pompe. En variante, le moteur électrique et l’unité de commande sont en communication fluidique avec l’unité pompe. Dans ce mode de réalisation, il n’y a pas de paroi de séparation ou la paroi de séparation a au moins une ouverture pour la circulation de fluide. Selon l’invention, le rotor comprend un corps principal tubulaire et une partie recevant l’arbre de rotor, de préférence avec complémentarité de formes. Selon l’invention, la roue a plusieurs pales constituant une liaison mécanique entre la partie recevant l’arbre de rotor et le corps principal tubulaire. L’agencement est utilisé pour pomper le fluide et forcer l’écoulement de fluide. De préférence, les pales ont une forme en hélice ou des barres rectilignes. Ces formes permettent un meilleur pompage pour forcer l’écoulement de fluide. De préférence, la partie recevant l’arbre de rotor, les pales et le corps principal tubulaire sont formés d’un seul tenant les uns avec les autres à partir d’une matière plastique, de préférence dans une matière plastique moulée par injection. Le processus de fabrication du rotor est réalisé facilement. De préférence, le rotor comprend un empilement de tôles rotoriques qui sont reçues sur le corps principal tubulaire et ont une pluralité de cavités à aimants et une pluralité d’aimants permanents qui sont reçus dans les cavités à aimants. De préférence, l’empilement de tôles rotoriques et le corps principal sont obtenus à l’aide d'un processus de surmoulage. De préférence, l’écoulement de fluide est apte à circuler dans les cavités à aimants. Il augmente le refroidissement des aimants rotoriques. En variante, le corps principal tubulaire du rotor est constitué de matière plastique dans laquelle des particules magnétiques sont incorporées. De préférence, un capteur de température est fixé sur l’unité de commande. Cette caractéristique assure un écoulement de fluide près du capteur de température s’il est dans la zone sèche ou directement sur le capteur de température s’il est en contact avec l’huile. Dans les deux cas, l’écoulement améliore la précision du capteur de température. De préférence, le stator du moteur électrique comprend une pluralité de tôles métalliques de stator, qui portent des enroulements statoriques et ont des dents radialement intérieures attenantes à l’interstice annulaire, un espace libre étant présent entre deux enroulements statoriques adjacents et permettant une communication fluidique avec l’interstice annulaire. L’interstice entre deux dents adjacentes aide à refroidir l’enroulement statorique. En général, sur la base de la présente invention, le refroidissement permet l’utilisation de composants qui sont moins stables en température et par conséquent moins chers. La présente invention peut être mieux comprise en référence à la description et aux dessins suivants. Les composants dans les figures ne sont pas nécessairement à l’échelle, l’accent étant plutôt mis sur l’illustration des principes de l’agencement. De plus, dans les figures, des numéros de référence identiques désignent des pièces correspondantes. Dans les dessins : la FIG. 1 illustre une vue en coupe d'un mode de réalisation d’un ensemble configuré selon la présente invention ; la FIG. 2 illustre une vue en coupe du mode de réalisation avec une direction d’écoulement différente de la direction d’écoulement telle que représentée à la FIG. 1 ; la FIG. 3 illustre une vue de face du rotor ; la FIG. 4 illustre une vue en perspective du rotor ; la FIG. 5 illustre la vue en coupe du moteur électrique représentant des parties de stator et de rotor. Les figures ne sont pas nécessairement à l’échelle et la taille de certaines parties peut être exagérée pour illustrer plus clairement l’exemple représenté. De plus, les dessins fournissent des exemples et/ou des exemples conformément à la description ; cependant, la description n’est pas limitée aux exemples et/ou exemples fournis dans les dessins. Dans la description ci-après, il est fait référence à des dessins annexés, qui font partie de celle-ci, et dans lesquels il est représenté de manière illustrative des modes de réalisation spécifiques dans lesquels l’invention peut être appliquée. Ces modes de réalisation sont décrits de manière suffisamment détaillée pour permettre à une personne du métier de mettre en pratique l’invention, et on comprendra que les modes de réalisation peuvent être combinés ou que d’autres modes de réalisation peuvent être utilisés et que des modifications structurales et logiques peuvent être apportées sans s’écarter du domaine d’application de la présente invention. La description détaillée suivante ne doit donc pas être interprétée comme étant limitative et le domaine d’application de la présente invention est défini par les revendications ci-jointes et leurs équivalents. La FIG. 1 illustre une vue en coupe de la pompe à fluide électrique 1, en particulier une pompe à huile servant à alimenter un actionneur d’embrayage, un actionneur de boîte de vitesses, un système de lubrification et/ou un système de refroidissement d’une chaîne cinématique configurée selon la présente invention. La pompe à liquide 1 a un carter 2 qui est désigné généralement par 2 et qui a un orifice d’aspiration 3 et un orifice de refoulement 4. Un moteur électrique 5 est agencé dans le carter 2 et comporte un stator 6 et un rotor interne 7. Le rotor 7 est reçu à l’intérieur du stator 6 pour laisser un interstice annulaire 8 et peut être entraîné en rotation autour de l’axe de rotation X. Une unité pompe qui est désignée généralement par 17 à la FIG. 1 et à la FIG. 2 et qui a une entrée d’aspiration 11 en communication fluidique avec un orifice d’aspiration 3 du carter 2 et une sortie de refoulement 12 en communication fluidique avec un orifice de refoulement 4 du carter 2. L’unité pompe est entraînée par le rotor 7 du moteur électrique 5 par le biais d'un arbre 10. L’unité pompe 17 est axialement sur un premier côté du moteur électrique 5. En outre, une unité de commande 13 servant à l’entraînement du moteur électrique 5 et à la commande du fonctionnement de la pompe est prévue dans le carter 2. L’unité de commande 13 est connectée à un connecteur électrique externe (non représenté) et à différentes bornes pour les signaux de commande et de capteur. L’unité de commande 13 est axialement sur un deuxième côté du moteur électrique 5 opposé à l’unité pompe 17. Dans un mode de réalisation tel que représenté à la FIG. 1 et à la FIG. 2 , le carter 2 a une paroi de séparation 14 qui s’étend sensiblement transversalement à l’axe de rotation X et est adjacente au rotor 7. La paroi de séparation 14 délimite un espace intérieur humide 24, qui est rempli du liquide devant être pompé lors du fonctionnement, du carter 2, dans lequel le rotor 7 fonctionne par conséquent à l’état humide. L’unité de commande 13 est montée dans le carter 2 sur le côté sec 27 de la paroi de séparation 14 éloigné du rotor 7. Dans un autre mode de réalisation non représenté, l’unité de commande 13 est à l’intérieur du carter 2. En d’autres termes, l’unité de commande 13 est dans un espace intérieur humide à l’intérieur du carter 2. Le moteur électrique 5 et l’unité de commande 13 sont en communication fluidique avec l’unité pompe. Dans ce mode de réalisation, il n’y a pas de paroi de séparation 14 ou la paroi de séparation 14 a au moins une ouverture pour la circulation de fluide. Un capteur de température (non représenté) peut être fixé à l’unité de commande 13. La fixation du capteur de température sur l’unité de commande 13 est plus économique que des capteurs externes. Le rotor 7 a un corps principal tubulaire 18. Le rotor 7 a une partie 19 pour recevoir l’arbre 10 agencée radialement intérieurement par rapport au corps principal tubulaire 18. Comme représenté à la FIG. 3 et à la FIG. 4 , la roue 15 a quatre pales 20 utilisées pour pomper le fluide. Chacune des pales 20 est connectée mécaniquement entre la partie 19 recevant l’arbre de rotor 10 et le corps principal tubulaire 18. Les pales 20 ont une forme en hélice. Comme variante non représentée, les pales 20 peuvent être des barres rectilignes. La partie 19, les pales 20 et le corps tubulaire 18 sont formés d'un seul tenant les uns avec les autres à partir d'une matière plastique moulée par injection. Un empilement de tôles rotoriques désigné généralement par 21 est monté sur les extrémités radialement extérieures du corps principal tubulaire 18. Il peut être obtenu par un processus de surmoulage. L’empilement 21 est constitué d’une pluralité de pièces embouties stratifiées. L’empilement 21 des pièces embouties stratifiées crée une pluralité de cavités à aimants 22. Chaque cavité à aimant 22 s’étend axialement pour loger un aimant permanent 23. Chaque cavité à aimant 22 a un interstice de refroidissement 25 après le montage des aimants permanents 23. Les interstices de refroidissement 25 des cavités à aimants 22 sont sur les deux côtés des aimants permanents 23. La FIG. 5 représente le stator 6 du moteur électrique 5 comprenant une pluralité de tôles statoriques métalliques. La pluralité de tôles statoriques métalliques crée un empilement statorique désigné par 28. L’empilement statorique 28 a des fentes pour porter les enroulements statoriques 30. Les fentes sont distribuées circonférentiellement dans l’empilement statorique 28 et portent les enroulements statoriques 30. L’empilement statorique 28 a des extrémités radialement intérieures 29 attenantes à l’interstice annulaire 8, un espace libre 26 étant présent entre deux enroulements statoriques 30 adjacents et permettant une communication fluidique avec l’interstice annulaire 8. Ledit corps principal tubulaire 18 permet l’écoulement axial du fluide. L’interstice annulaire 8 entre le stator 6 et le rotor 7 permet aussi l'écoulement de fluide autour du rotor 7. Lors du fonctionnement, le fluide entre dans la pompe à fluide électrique à travers l’orifice d’aspiration 3. Puis le fluide contourne l’unité pompe 17 par le biais d'un canal non défini davantage. À partir de ce canal, le fluide est aspiré par la roue 15. Ensuite, le fluide s’écoule jusqu’à l’entrée d’aspiration arrière 3 de l’unité pompe 17. Le fluide est aspiré dans l’unité pompe 17. Le fluide ne peut parvenir jusqu’à l’orifice de refoulement 4 qu’en étant pompé par l’unité pompe 17. Il n’y a absolument aucune connexion directe entre le moteur électrique 5 fonctionnant de manière humide et l’orifice de refoulement 4. Comme représenté à la FIG. 3 , le fluide s’écoule par le biais d'un interstice de refroidissement 25 de la cavité à aimant 22 de part et d’autre de l’aimant permanent 23. L’interstice de refroidissement 25 s’étend axialement le long de la cavité à aimant 22. Dans le présent agencement de la pompe à fluide 1 entraînée par moteur électrique, le trajet d’écoulement du fluide tient compte du refroidissement des parties comportant le stator, le rotor, l’arbre, l’unité de commande et aussi les bornes de moteur associées au circuit de commande. Pompe à fluide électrique (1), en particulier pompe à huile servant à alimenter un actionneur d’embrayage, un actionneur de boîte de vitesses, un système de lubrification et/ou un système de refroidissement d’une chaîne cinématique, comprenant un carter (2) ayant au moins un orifice d’aspiration (3) et au moins un orifice de refoulement (4), un moteur électrique (5) ayant un stator (6) et un rotor (7) qui est reçu à l’intérieur du stator (6) avec un interstice annulaire (8) et est apte à tourner autour d'un axe de rotation (X), une unité pompe (17) qui est en liaison d’entraînement avec le rotor (7) par le biais d’un arbre de rotor (10) et qui a une entrée d’aspiration (11) en communication fluidique avec l’orifice d’aspiration (3) et une sortie de refoulement (12) en communication fluidique avec l’orifice de refoulement (4), une unité de commande (13) servant à l’entraînement du moteur électrique (5), caractérisée en ce que le rotor (7) intègre une roue (15) afin de forcer l’écoulement de fluide à circuler au moins axialement à l’intérieur du rotor (7), autour du rotor (7) dans l’interstice annulaire (8) et axialement entre l’unité de commande (13) et le moteur électrique (5). Pompe à fluide électrique (1) selon la revendication 1, dans laquelle le carter (2) comprend une paroi de séparation (14) qui s’étend sensiblement transversalement à l’axe de rotation (X) et est axialement entre l’unité de commande (13) qui est dans une zone sèche et le moteur électrique (5) qui est dans une zone humide en communication fluidique avec l’unité pompe (17). Pompe à fluide électrique (1) selon la revendication 1, dans laquelle le moteur électrique (5) et l’unité de commande (13) sont en communication fluidique avec l’unité pompe (17). Pompe à fluide électrique (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rotor (7) comprend un corps principal tubulaire (18) et une partie (19) recevant l’arbre de rotor (10). Pompe à fluide électrique (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la roue (15) a plusieurs pales (20) constituant une liaison mécanique entre la partie (19) recevant l’arbre de rotor (10) et le corps principal tubulaire (18). Pompe à fluide électrique (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce que les pales (20) ont une forme en hélice ou des barres rectilignes. Pompe à fluide électrique (1) selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que la partie (19) recevant l’arbre de rotor (10), les pales (20) et le corps principal tubulaire (18) sont formés d’un seul tenant les uns avec les autres à partir d’une matière plastique. Pompe à fluide électrique (1) selon l’une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le rotor (5) comprend un empilement (21) de tôles rotoriques qui sont reçues sur le corps principal tubulaire (18) et ont une pluralité de cavités à aimants (22) et une pluralité d’aimants permanents (23) qui sont reçus dans les cavités à aimants (22). Pompe à fluide électrique (1) selon la revendication 8, caractérisée en ce que l’écoulement de fluide est apte à circuler dans les cavités à aimants (22). Pompe à fluide électrique (1) selon l’une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le corps principal tubulaire (18) du rotor (7) est constitué de matière plastique dans laquelle des particules magnétiques sont incorporées. Pompe à fluide électrique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’un capteur de température est fixé sur l’unité de commande (13). Pompe à fluide électrique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le stator (6) du moteur électrique (5) comprend une pluralité de tôles métalliques de stator qui portent des enroulements statoriques (30) et ont des extrémités (29) radialement intérieures attenantes à l’interstice annulaire (8), un espace libre (26) étant présent entre deux enroulements statoriques (30) adjacents et permettant une communication fluidique avec l’interstice annulaire (8).