FR3034583A1 - Dispositif de refroidissement pour machine electrique. - Google Patents

Abstract

Machine électrique comprenant un rotor présentant un corps de rotor (10) comportant un moyeu central (12) supportant un paquet de tôles (11) empilées axialement autour du moyeu central et un circuit de refroidissement du rotor comprenant un canal d'alimentation (121) et d'évacuation (124) de fluide s'étendant axialement à l'intérieur du moyeu central, respectivement en amont et en aval du paquet de tôles, ces canaux étant en communication par l'intermédiaire d'un premier (113) et d'un deuxième ensemble (114) de canaux de distribution de fluide agencés axialement dans le paquet de tôles, les premier et deuxième ensembles de canaux de distribution étant reliés respectivement au canal d'alimentation et au canal d'évacuation de fluide, et étant mis en communication sur toute leur longueur au moyen d'ailettes de refroidissement créées par l'alternance des tôles dans l'empilement et s'étendant suivant une portion de face des tôles.

Description

1 Dispositif de refroidissement pour machine électrique L'invention concerne une machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, du type comprenant un rotor monté rotatif dans un stator porté par un boîtier, le rotor présentant une partie magnétique en forme de paquet de tôles pour le guidage du flux dans le rotor et la machine comprenant un dispositif de refroidissement des tôles du rotor par écoulement forcé d'un fluide, tel que de l'air. De telles machines ont en effet besoin d'être refroidies en cours de fonctionnement de manière à rester à une température de fonctionnement maîtrisée leur permettant d'assurer un rendement optimal. Des systèmes de refroidissement sont couramment utilisés dans le domaine des machines électriques tournantes mettant en oeuvre un circuit de circulation de fluide doté d'ouvertures d'entrée et de sortie pour la circulation d'un fluide de refroidissement à l'intérieur de la machine sous l'action d'un ventilateur. On connaît par exemple du document de brevet US2014/0265665 un système de refroidissement pour moteur électrique dans lequel l'arbre de rotor est un arbre creux et définit un trajet d'écoulement d'air selon une première partie axiale, suivant des canaux longitudinaux s'étendant axialement le long de l'axe de rotation à l'intérieur de l'arbre, et selon une seconde partie radiale, suivant des canaux radiaux formés dans l'empilement de tôles porté par l'arbre de rotor et s'étendant radialement vers l'extérieur au travers d'ouvertures locales aménagées dans l'empilement de tôles. On connaît également du document W02011140277, un système de refroidissement de machine électrique comportant un rotor constitué d'un paquet de tôles, le rotor comprenant au moins un canal le traversant axialement, de façon à former un canal de refroidissement permettant la circulation d'un fluide de refroidissement au travers du paquet de tôles. Ces systèmes de refroidissement ne permettent toutefois pas d'assurer de façon complètement satisfaisante la convection des points chauds au sein du paquet de tôle vers une source froide.

3034583 2 Aussi, la présente invention vise à remédier à l'inconvénient précité et, en particulier, vise à proposer une machine électrique du type précité dans laquelle le refroidissement des tôles du rotor de la machine est amélioré. A cette fin, l'invention concerne une machine électrique tournante du type 5 comprenant un rotor monté rotatif dans un stator porté par un boîtier formé autour d'un palier de rotor avant et d'un palier de rotor arrière, le rotor présentant un corps de rotor comprenant une partie magnétique de forme annulaire et un moyeu central de support de la partie magnétique, la partie magnétique comportant une pluralité de tôles en matière ferromagnétique, 10 empilées axialement par rapport à un axe du corps de rotor autour du moyeu central entre les paliers de rotor avant et arrière, le corps du rotor étant apte à être lié en rotation à un arbre de rotor par son moyeu central via des moyens d'accouplement portés par le moyeu central en aval dudit palier de rotor avant, ladite machine comprenant un circuit de circulation d'un fluide de 15 refroidissement au travers du corps de rotor, caractérisée en ce que ledit circuit comprend un canal d'alimentation de fluide et un canal d'évacuation de fluide s'étendant axialement entre une entrée et une sortie de fluide à l'intérieur du moyeu central, respectivement en amont et en aval de la partie magnétique, les canaux d'alimentation et d'évacuation de fluide étant en 20 communication par l'intermédiaire d'au moins un premier ensemble et un deuxième ensemble de canaux de distribution de fluide agencés axialement dans la partie magnétique, les premier et deuxième ensembles de canaux de distribution de fluide étant reliés respectivement au canal d'alimentation de fluide et au canal d'évacuation de fluide, et étant mis en communication sur 25 toute leur longueur au moyen d'ailettes de refroidissement créées par l'alternance des tôles dans l'empilement et s'étendant entre les premier et deuxième ensembles de canaux de distribution de fluide suivant une portion de face des tôles. Selon d'autres caractéristiques préférentielles d'un premier mode de 30 réalisation de l'invention : - les canaux de distribution de fluide sont disposés attenants à la périphérie externe du moyeu central ; 3034583 3 - les canaux d'alimentation et d'évacuation de fluide sont espacés axialement par une portion pleine du moyeu central supportant la partie magnétique, chacun des canaux d'alimentation et d'évacuation de fluide étant relié, au droit de la portion pleine, à une tubulure radiale respective dont au 5 moins une extrémité débouche en périphérie extérieure du moyeu central en étant décalée l'une par rapport à l'autre dans la direction circonférentielle, les premier et deuxième ensembles de canaux de distribution de fluide étant respectivement reliés à l'extrémité débouchante de la tubulure radiale reliée au canal d'alimentation de fluide et à l'extrémité débouchante de la tubulure 10 radiale reliée au canal d'évacuation de fluide ; - les ailettes de refroidissement comprennent des secteurs angulaires régulièrement espacés dans le plan radial des tôles autour d'une ouverture centrale de tôle et reposant par un bord libre circulaire sur le moyeu central, les secteurs angulaires étant séparés par des échancrures radiales 15 pratiquées dans le bord libre circulaire et s'étendant vers la périphérie extérieure des tôles sur une plage angulaire donnée ; - les tôles sont alternées dans l'empilement des tôles par le biais de décalages angulaires entre elles de ladite plage angulaire donnée, de sorte que les secteurs angulaires sont mis à nu dans l'alternance des tôles entre les 20 canaux de distribution de fluide des premier et deuxième ensembles ; - les canaux de distribution de fluide des premier et deuxième ensembles sont délimités par des bords droits des échancrures radiales respectives des tôles de l'empilement, lesdits bords droits s'étendant depuis le bord libre circulaire en direction de la périphérie extérieure des tôles ; 25 - l'empilement de tôles peut comprendre, en alternance, deux tôles superposées consécutivement sans décalage angulaire entre elles suivies de deux tôles superposées consécutivement avec décalage angulaire par rapport aux deux premières tôles ; Selon d'autres caractéristiques préférentielles d'un deuxième mode de 30 réalisation de l'invention : - les canaux d'alimentation et d'évacuation de fluide sont espacés axialement par une chambre interne creuse du moyeu central supportant la 3034583 4 partie magnétique, chaque tôle comportant au moins une languette radiale s'étendant radialement à l'intérieur de la chambre interne creuse jusqu'à l'axe depuis un bord libre circulaire de la tôle agencée autour de la chambre interne creuse, les tôles étant empilées suivant des décalages angulaires successifs, 5 de sorte que les premier et deuxième ensembles de canaux de distribution de fluide sont réparties radialement de part d'autres de l'empilement des languettes radiales respectives des tôles suivant la direction axiale ; - les premier et deuxième ensembles de canaux de distribution de fluide communiquent sur toute la longueur de la partie magnétique via au moins une 10 surface radiale des languettes radiales respectives des tôles ; - les tôles sont empilées avec des décalages angulaires successifs de 90°. Avantageusement, la sortie de fluide débouche à l'extérieur du moyeu central entre le palier de rotor avant et les moyens d'accouplement.

15 D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux figures annexée dans lesquelles : - la Figure 1 est une vue en perspective de côté d'un corps de rotor 20 constitué de tôles de rotor et d'un moyeu central destiné au maintien des tôles de rotor, mis en oeuvre dans une machine électrique selon l'invention ; - la Figure 2 est une vue en perspective en coupe partielle du moyeu de la figure 1, selon un premier mode de réalisation de l'invention ; 25 - la Figure 3 est une vue de face d'une tôle de rotor conçue pour coopérer avec le moyeu de la figure 2, selon le premier mode de réalisation de l'invention ; - la Figure 4 est une vue en perspective en coupe partielle du corps de rotor selon l'invention illustrant le cheminement du fluide de 30 refroidissement au travers lui; - la Figure 5 est une variante de réalisation de la tôle représentée à la figure 3; 3034583 5 - les Figures 6 et 7 illustrent un exemple de réalisation d'empilement de tôles de rotor selon le premier mode de réalisation de l'invention; - la Figure 8 est une vue de détail dans le plan radial du cheminement du flux d'air ; 5 - la Figure 9 est une vue en perspective en coupe partielle du moyeu de la figure 1, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la Figure 10 illustre une vue de détail en perspective du moyeu central du côté libre de toute sortie de couple selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; 10 - la Figure 11 est une vue de face d'une tôle de rotor conçue pour coopérer avec le moyeu de la figure 10, selon le deuxième mode de réalisation de l'invention ; - les Figures 12-15 illustrent un exemple de réalisation d'empilement de tôles de rotor selon le deuxième mode de réalisation de l'invention ; 15 - la Figure 16 illustre l'agencement des premier et deuxième ensembles de canaux de distribution de fluide au sein de la partie magnétique du corps de rotor selon le deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la Figure 17 illustre un détail de réalisation de l'empilement de tôles de rotor selon le deuxième mode de réalisation, 20 Dans les figures les éléments identiques ou similaires seront affectés des mêmes signes de référence. En référence à la figure 1, le corps de rotor 10 comprend un paquet de tôles magnétiques de rotor 11, qui sont agencées suivant un empilement autour d'un moyeu central 12 destiné au maintien des tôles de rotor 11. Le 25 moyeu 12 est de préférence en matière amagnétique ou faiblement magnétique et porte sur sa périphérie extérieure le paquet de tôles 11. Le corps de rotor 10 présente un axe de symétrie axiale X. Les directions circonférentielle, radiale, transversale et axiale seront définies par rapport à cet axe X, qui constitue l'axe de rotation de l'arbre de rotor, qui pourra être lié 30 en rotation au corps de rotor 10 par son moyeu central 12 via des moyens d'accouplement 13 portés par le moyeu central 12, constitués par exemple par un bout d'arbre à l'extrémité avant du corps de rotor sur lequel sera rapporté 3034583 6 un manchon d'accouplement de l'arbre de rotor. On notera par ailleurs que les directions amont et aval sont définies en relation avec le sens de circulation du fluide de refroidissement au travers du corps de rotor. Le corps de rotor 10 présente ainsi une partie magnétique de forme 5 annulaire, constituée par la pluralité de tôles 11 en matière ferromagnétique, empilées axialement les unes contre les autres autour du moyeu central 12. Plus précisément, le paquet de tôles est maintenu en place sur le moyeu central 12 entre un épaulement 14 du moyeu central 12 et une bride 15 rapportée à l'opposé de l'épaulement 14 du moyeu central 12 par rapport au 10 paquet de tôles 11. Les tôles 11 ont une faible épaisseur, par exemple de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres. En référence à la figure 3, les tôles magnétiques de rotor 11 se présentent sous la forme d'un disque 110 comportant une ouverture centrale de réception d'arbre 111 et des logements radiaux 112, par exemple destinés 15 à recevoir des aimants permanents, s'étendant radialement vers l'extérieur depuis la périphérie interne du disque 110 en des endroits espacés autour de la circonférence du disque 110. Pour finir le montage du corps de rotor 10, ce dernier est monté entre un palier de rotor avant 16 et un palier de rotor arrière 17, constitués chacun d'un 20 roulement à billes 18 et d'un joint d'étanchéité à lèvre 19 pour isoler les parties actives de la machine des pollutions extérieures. Le palier de rotor arrière 17 est agencé autour du moyeu central 12 en amont de la partie magnétique du corps de rotor 10 et le palier de rotor avant 16 est agencé autour du moyeu central 12, en aval de la partie magnétique du corps de rotor 10, entre 25 l'épaulement 14 ménagé sur le moyeu central 12 et les moyens d'accouplement 13 avec l'arbre de rotor. Ainsi, le moyeu central 12 traverse les paliers de rotor arrière 17 et avant 16 et porte, à son extrémité axiale avant, les moyens d'accouplement 13 adjacents au palier de rotor avant 16. En référence à la figure 2, illustrant une vue de détail en perspective et 30 en coupe partielle du moyeu central 12 selon un premier mode de réalisation de l'invention, ce dernier comprend un noyau 120 de forme générale cylindrique circulaire partiellement creuse, de façon à présenter des passages 3034583 7 de circulation d'un fluide de refroidissement, par exemple d'air, au travers de celui-ci. Plus précisément, le noyau 120 comprend un premier alésage 121, qui forme un canal d'alimentation de fluide, qui s'étend axialement à l'intérieur du moyeu central 12 entre une entrée de fluide 122, située à une extrémité 5 arrière du moyeu central 12 et une portion pleine 123 du moyeu central 12 destinée à supporter la partie magnétique (non représentée) constituée par le paquet de tôles, et un deuxième alésage 124, qui forme un canal d'évacuation de fluide vers l'extérieur, qui s'étend axialement à l'intérieur du moyeu central 12 entre la portion pleine 123 du moyeu central et une sortie de fluide 125, 10 permettant d'évacuer le fluide vers l'extérieur. Ainsi, les canaux d'alimentation 121 et d'évacuation 124 de fluide sont espacés axialement par la portion pleine 123 du moyeu central 12 supportant la partie magnétique. Ces canaux 121, 124 sont destinés à permettre de faire passer, par exemple un flux d'air, depuis le côté du moyeu central 12 libre de toute sortie de couple, dit côté 15 amont, vers son côté opposé, dit côté aval, en permettant la sortie de ce flux d'air avant les moyens d'accouplement 13 agencés sur le côté aval du moyeu central 12 et, préférentiellement, en faisant sortir ce flux d'air par delà le palier de rotor avant étanche (non représenté). Autrement dit, la sortie de fluide 125 est préférentiellement agencée sur le moyeu central 12 entre le palier de rotor 20 avant et les moyens d'accouplement avec l'arbre de rotor. Le principe de refroidissement du rotor selon l'invention consiste à refroidir les tôles du rotor par convection, grâce à un transfert de chaleur résultant du mouvement forcé de ce flux d'air passant au travers du moyeu central 12 via les canaux d'alimentation amont 121 et d'évacuation aval 124.

25 Pour ce faire, ce flux d'air doit également circuler au travers du paquet de tôles. Aussi, chacun des canaux d'alimentation amont 121 et d'évacuation aval 124 est relié, au droit de la portion pleine 123 du moyeu central 12, à des tubulures radiales amont et aval, respectivement 126 et 127, qui transpercent le noyau 120 de part en part transversalement et qui débouchent chacune par 30 leurs extrémités respectives opposées radialement en périphérie extérieure du moyeu central 12, avec un décalage les unes par rapport aux autres dans la direction circonférentielle. Dit autrement, la tubulure radiale amont 126 3034583 8 communiquant avec le canal d'alimentation de fluide 121 et la tubulure radiale aval 127 communiquant avec le canal d'évacuation de fluide 124 s'étendent transversalement à l'intérieur du moyeu central 12 avec un décalage radial l'une par rapport à l'autre. En l'occurrence, selon l'exemple de la figure 3, les 5 tubulures radiales amont et aval 126 et 127 sont décalées angulairement de 90°. En référence à la figure 4, la partie magnétique du rotor constituée par le paquet de tôles de rotor 11 comprend alors un premier ensemble 113 de canaux de distribution de fluide traversant axialement le paquet de tôles 11, 10 autrement dit s'étendant longitudinalement à celui-ci, et relié au canal d'alimentation de fluide 121 par l'intermédiaire de la tubulure radiale amont 126 et un deuxième ensemble 114 de canaux de distribution de fluide traversant axialement le paquet de tôles 11 et relié au canal d'évacuation de fluide 124 par l'intermédiaire de la tubulure radiale aval 127. Plus précisément, 15 les premier et deuxième ensembles de canaux de distribution de fluide comprennent un même nombre de canaux et, selon l'exemple de réalisation illustré à la figure 4, le premier ensemble 113 de canaux de distribution de fluide agencé axialement à l'intérieur du paquet de tôles 11 et relié au canal d'alimentation de fluide 121, comprend une paire de canaux opposés, dont un 20 seul 113a est représenté sur la vue en coupe partielle de la figure 4, reliés respectivement aux extrémités respectives de la tubulure radiale amont 126 débouchant en périphérie extérieure du moyeu central 12, tandis que le deuxième ensemble 114 de canaux de distribution de fluide agencé axialement à l'intérieur du paquet de tôles 11 et relié au canal d'évacuation de 25 fluide 124, comprend une paire de canaux opposés, dont un seul 114a est représenté sur la vue en coupe partielle de la figure 4, reliés respectivement aux extrémités respectives de la tubulure radiale aval 127 débouchant en périphérie extérieure du moyeu central 12. Les canaux des premier et deuxième ensembles de canaux de distribution 113, 114 s'étendent ainsi 30 axialement à l'intérieur du paquet de tôles de rotor 11, attenants à la périphérie extérieure du moyeu central, avec un décalage angulaire de 900 les uns par rapport aux autres, selon l'exemple de réalisation.

3034583 9 En outre, conformément à ce mode de réalisation de l'invention, les canaux des premier et deuxième ensembles 113, 114 de canaux de distribution de fluide sont mis en communication sur toute la longueur de l'empilement de tôles 11 au moyen d'ailettes de refroidissement crées de part 5 et d'autre de ces canaux par l'alternance des tôles dans l'empilement et s'étendant circonférentiellement entre les premier et deuxième ensembles de canaux. Ainsi, la réalisation de ces deux ensembles de canaux de distribution de fluide agencés à l'intérieur du paquet de tôles 11 résultent d'une mise en 10 forme particulière des tôles et d'une organisation particulière des tôles d'une même forme dans l'empilement, de façon à créer des ailettes de refroidissement faisant office de lames de passage d'air suivant des portions de face des tôles s'étendant entre les canaux des premier et deuxième ensembles de canaux. Aussi, comme il va être décrit plus en détail par la suite, 15 notamment en référence à la figure 3, le système de refroidissement des tôles de rotor selon l'invention permet de refroidir les tôles par l'intermédiaire des faces des tôles elles-mêmes, dont au moins une portion est mise à nu en alternant des tôles d'une même forme dans l'empilement par le biais de rotation successives dans l'empilement des tôles.

20 Ainsi, comme illustré à la figure 3, chaque tôle 11 de l'empilement forme un disque 110 qui comprend deux faces planes opposées, perpendiculaires à l'axe X. L'ouverture centrale 111 par laquelle la tôle 11 est destinée à être enfilée autour du moyeu central 12 comprend un bord libre circulaire 115 de forme complémentaire à la portion pleine du moyeu central 12 destinée à 25 supporter le paquet de tôles. Le bord libre circulaire 115 est échancré suivant deux échancrures radiales 117, 118 agencées symétriquement par rapport à un plan orthoradial et s'étendant chacune dans le plan de la tôle vers la périphérie extérieure 119 de celle-ci sur une plage angulaire de 90°. Chaque échancrure radiale 117, 118 est formée de deux bords droits, respectivement 30 117a, 117b et 118a, 118b, s'étendant depuis le bord libre circulaire 115 en direction de la périphérie extérieure 119 de la tôle et d'un bord circulaire, respectivement 117c, 118c, s'étendant circonférentiellement entre les deux 3034583 10 bords droits 117a, 117b et 118a, 118b. Les deux bords droits 117a, 117b et 118a, 118b des deux échancrures radiales 117, 118 définissent ainsi entre eux un angle de 90°. Partant de cette configuration particulière de tôle, on va réaliser les deux 5 ensembles 113, 114 de deux canaux de distribution de fluide s'étendant à l'intérieur du paquet de tôles 11 en périphérie extérieure du moyeu central 12 en alternant les tôles suivant des décalages angulaires consécutifs de 900 dans l'empilement de ces dernières. De cette façon, les zone hachurées obliquement en figure 3 définissent les volumes de chaque canal de 10 distribution de fluide 113a, 113b du premier ensemble 113 de canaux de distribution de fluide destiné à être relié au canal d'alimentation de fluide ménagé à l'intérieur du moyeu central, ces canaux étant délimités par des bords droits d'échancrures de deux tôles adjacentes dans l'empilement décalées angulairement de 90°. Les zone hachurées horizontalement en figure 15 3 définissent quant à elles les volumes de chaque canal de distribution de fluide 114a, 114b du deuxième ensemble 114 de canaux de distribution de fluide destiné à être relié au canal d'évacuation de fluide ménagé à l'intérieur du moyeu central, ces canaux étant mêmement délimités par des bords droits d'échancrures de deux tôles adjacentes dans l'empilement décalées 20 angulairement de 90°. En outre, les échancrures radiales 117, 118 définissent entre elles deux secteurs angulaires de tôle 128, 129 dans le plan radial (plan perpendiculaire à l'axe X) adaptés à délimiter des ailettes de refroidissement destinées à permettre un passage de fluide depuis les canaux du premier ensemble de 25 canaux de distribution de fluide s'étendant axialement à l'intérieur du paquet de tôles et relié au canal d'alimentation de fluide vers les canaux du deuxième ensemble de canaux de distribution de fluide s'étendant axialement à l'intérieur du paquet de tôles et relié au canal d'évacuation de fluide. L'empilement de tôles de rotor 11 suivant l'exemple de configuration de 30 tôle de la figure 3, comporte donc un premier et un deuxième ensembles de canaux constitués chacun de deux canaux de distribution de fluide de refroidissement s'étendant axialement à l'intérieur du paquet de tôles, réalisés 3034583 11 par le biais de rotations consécutives des tôles dans l'empilement de ces dernières, ces canaux étant munis sur toute leur longueur d'ailettes de refroidissement créées par des secteurs angulaires de tôles dans le plan radial résultant de l'alternance des tôles dans l'empilement et aptes à permettre de 5 faire circuler le flux d'air axial de refroidissement suivant les faces des tôles et partant, de permettre de refroidir les tôles du rotor en exploitant les faces des tôles elles-mêmes. La figure 3 illustre un exemple de réalisation dans le cas d'un flux de refroidissement avec deux ensembles de deux canaux de distribution de fluide 10 s'étendant axialement à l'intérieur du paquet de tôles. D'autres variantes de forme de tôle sont également possibles. Ainsi, la figure 5 illustre une variante de forme de tôle dont l'empilement avec rotations consécutives des tôles permet de créer deux ensembles de trois canaux de distribution de fluide s'étendant axialement à l'intérieur du paquet de tôles, à savoir un premier 15 ensemble relié au canal d'alimentation de fluide amont agencé intérieurement moyeu central et un deuxième ensemble relié au canal d'évacuation de fluide aval agencé intérieurement au moyeu central. Cette configuration de tôle comporte alors trois découpes dans la tôle depuis son ouverture centrale 111 suivant des plans radiaux pour former trois échancrures radiales 118', 118" et 20 118" agencées symétriquement par rapport à un plan orthoradial et s'étendant chacune sur une plage angulaire de 600. Ces trois échancrures radiales permettent de délimiter trois secteurs angulaires 128', 128" et 128" dans le plan radial adaptés à délimiter les ailettes de refroidissement destinées à permettre un passage de fluide suivant les faces des tôles entre les canaux du 25 premier ensemble de canaux de distribution de fluide s'étendant axialement à l'intérieur du paquet de tôles et relié au canal d'alimentation de fluide vers les canaux du deuxième ensemble de canaux de distribution de fluide s'étendant axialement à l'intérieur du paquet de tôles et relié au canal d'évacuation de fluide.

30 On va maintenant décrire un exemple de réalisation d'organisation des tôles dans l'empilement propre à permettre la génération des canaux de distribution de fluide des premier et deuxième ensembles de canaux agencés 3034583 12 axialement à l'intérieur du paquet de tôle. Cet exemple d'organisation des tôles dans l'empilement est basé sur l'exemple de configuration de tôle décrit en référence à la figure 3. Selon cet exemple d'organisation, on propose de superposer une première et une deuxième tôles 11 consécutivement autour du 5 moyeu central 12 avec une même orientation par rapport à l'axe X, en faisant coïncider exactement leur forme, comme illustré en figure 6 montrant une vue en perspective du corps de rotor du côté opposé à l'accouplement, puis d'empiler une troisième et une quatrième tôle 11 avec un décalage angulaire de 900 relativement à l'orientation des première et deuxième tôles déjà 10 empilées. Ainsi, comme illustré en figure 7, apparaissent les canaux de distribution de fluide 113a, 114a des premier et deuxième ensembles de canaux de distribution de fluide agencés axialement sur la longueur du paquet de tôles en périphérie extérieure du moyeu central 12 et destinés à être reliés respectivement aux canaux d'alimentation et évacuation de fluide ménagés à 15 l'intérieur du moyeu central 12 via les tubulures radiales amont 126 et aval 127. Puis, on reproduit cette alternance de tôles, à savoir deux tôles superposées avant d'appliquer le décalage angulaire de 90°. Cette organisation de tôles permet alors de prévoir un écartement axial entre les ailettes de refroidissement équivalent à deux fois l'épaisseur d'une tôle.

20 Lorsque l'empilement de tôles est terminé, on bride les tôles du côté opposé à l'épaulement, par exemple avec un écrou à encoches. On obtient alors la structure illustrée à la figure 1. Pour des raisons d'usinage et pour éviter de faire sortir le flux d'air de refroidissement dans l'accouplement, on dispose un bouchon sur le perçage débouchant sur les moyens 25 d'accouplement du moyeu central. Grâce à ce mode d'empilement des tôles, il y a toujours au moins une face de tôle « léchée » par le flux d'air et une épaisseur de grille de passage d'air le long des canaux de distribution de fluide plus épaisse, équivalente à deux épaisseurs de tôle, ce qui permet avantageusement d'éviter de freiner le 30 flux d'air de façon trop importante. Le cheminement du flux d'air est symbolisé par les flèches sur la vue en coupe partielle de la figure 4 ainsi que sur la vue de détail dans le plan radial 3034583 13 de la figure 8. Ainsi, lors de la rotation du rotor, l'air est aspiré au travers du canal d'alimentation de fluide 121 à l'intérieur du moyeu central 12, puis la circulation de l'air ainsi prélevé depuis l'entrée d'air 122 est forcée au travers des canaux de distribution de fluide 113a, 113b du premier ensemble de 5 canaux 113 agencé axialement à l'intérieur du paquet de tôles 11 via la tubulure radiale amont 126, ainsi que au travers des canaux de distribution de fluide 114a, 114b du deuxième ensemble de canaux 114 agencé axialement à l'intérieur du paquet de tôles 11, par l'intermédiaire des ailettes de refroidissement 128, 129 créées par l'alternance des tôles dans l'empilement 10 et s'étendant circonférentiellement entre les premier et deuxième ensembles de canaux de distribution de fluide. L'air circule ainsi au travers du paquet de tôles en venant lécher les ailettes de refroidissement s'étendant sur les faces des tôles de part et d'autre des canaux de distribution de fluide agencés axialement dans le paquet de tôles. Autrement dit, l'air circule à la fois 15 axialement et radialement dans le corps de rotor. L'air est enfin évacué au travers du canal d'évacuation de fluide 124 agencé à l'intérieur du moyeu central 12, en communication avec les canaux de distribution de fluide du deuxième ensemble de canaux via la tubulure radiale 127. Ainsi, les échanges au travers du rotor sont très importants, ceux-ci étant assurés d'une part par 20 les ailettes et d'autre part par les canaux. Les entrées et sortie d'air de ce circuit de circulation d'air étant disposées respectivement en amont et en aval des paliers étanches arrière et avant de rotor, il est possible de refroidir les tôles par un flux d'air totalement externe tout en gardant l'intérieur de la machine électrique étanche au niveau de ses 25 parties actives. On va maintenant décrire un autre mode de réalisation de l'invention pour le refroidissement des tôles de rotor de machine électrique au travers d'ailettes de refroidissement reliées aux tôles de rotor à l'intérieur du moyeu, comme illustré en référence à la figure 9. Le moyeu 12' diffère du mode de réalisation 30 précédent en ce que la portion du moyeu 12' destinée à supporter la partie magnétique constitué par le paquet de tôles 11' comprend une chambre interne creuse 123' de forme cylindrique circulaire. Par ailleurs, le moyeu 12' 3034583 14 comprend, de part et d'autre de cette chambre interne creuse 123' un canal d'alimentation de fluide 121', qui s'étend axialement à l'intérieur du moyeu central 12' entre une entrée de fluide 122', située en amont du paquet de tôles 11' et la chambre interne creuse 123', et un canal d'évacuation de fluide 124' 5 vers l'extérieur, qui s'étend axialement à l'intérieur du moyeu central 12' entre la chambre interne creuse 123' et une sortie de fluide 125', permettant d'évacuer le fluide vers l'extérieur. Ainsi, les canaux d'alimentation 121' et d'évacuation 124' de fluide sont espacés axialement par la chambre interne creuse 123' supportant la partie magnétique formée par le paquet de tôles 11'.

10 Outre le support des tôles 11', le moyeu 12' est également le support des paliers de rotor avant 16' et arrière 17', constitués chacun d'un roulement à billes 18' et d'un joint d'étanchéité à lèvre 19' pour isoler les parties actives de la machine des pollutions extérieures. Le palier de rotor arrière 17' est agencé autour du moyeu en amont de la partie magnétique et le palier de rotor avant 15 16' est agencé en aval de la partie magnétique, entre un épaulement 14' ménagé sur le moyeu contre lequel vient en appui le paquet de tôles 11' et des moyens d'accouplement 13' avec un arbre de rotor situé à l'extrémité avant du moyeu. La sortie d'air 125' est avantageusement disposée en aval du palier de rotor avant l'accouplement.

20 En référence à la figure 10, illustrant une vue de détail en perspective du moyeu central 12' du côté libre de toute sortie de couple, autrement dit du côté de l'alimentation en fluide de refroidissement, la chambre interne creuse 123' est délimitée par une paroi cylindrique circulaire s'étendant axialement et comportant quatre ouvertures longitudinales 123'a, 123'b, 123'c et 123'd de 25 dimensions sensiblement constantes, régulièrement réparties, par exemple tous les 90° selon l'exemple. Cette chambre interne creuse 123' est destinée à servir de support des tôles 11', lesquelles sont conçues pour être toutes semblables, suivant la configuration de tôle illustrée en figure 11. Ainsi, en référence à la figure 11, les tôles magnétiques de rotor 11' se 30 présentent sous la forme d'un disque 110' comportant une ouverture centrale 111' et des logements radiaux 112', par exemple destinés à recevoir des aimants permanents, s'étendant radialement vers la périphérie externe du 3034583 15 disque 110' depuis la périphérie interne du disque 110' en des endroits espacés autour de la circonférence du disque 110'. L'ouverture centrale 111' est munie d'un bord libre circulaire 115' de forme complémentaire à la paroi cylindrique circulaire de la chambre interne creuse 123' du moyeu central 12' 5 destinée à supporter le paquet de tôles 11'. Les tôles 11' comprennent en outre quatre languettes 130', 131' s'étendant radialement vers l'intérieur du disque 110' à partir du bord libre circulaire 115', régulièrement réparties autour de ce dernier et destinées à être engagées dans les ouvertures longitudinales 123'a, 123'b, 123'c et 123'd pratiquées dans la paroi cylindrique circulaire de 10 la chambre interne creuse 123'. Une des languettes 131' s'étend radialement avec une longueur telle que lorsque la tôle 11' est mise en place au niveau de la chambre interne creuse 123', l'extrémité libre de ladite languette 131' s'étend à l'intérieur de la chambre interne creuse 123' jusqu'à l'axe X du corps de rotor. Les trois autres languettes radiales 130' sont destinées à bloquer la 15 tôle et s'étendent avec une longueur telle que lorsqu'elles sont introduites dans les ouvertures longitudinales correspondantes lors de la mise en place de la tôle 11', leur extrémité libre ne s'étend pas à l'intérieur de la chambre interne creuse 123'. On va décrire en référence aux figures 12 à 15 un exemple de mode 20 d'empilement des tôles supportées par le moyeu central, permettant la création du premier et du deuxième ensembles de canaux de distribution de fluide agencés axialement dans la partie magnétique du corps de rotor et reliés respectivement au canal d'alimentation de fluide et canal d'évacuation de fluide. Selon ce mode d'empilement, on prévoit un décalage angulaire de 25 90° par empilement de tôle pour obtenir deux ensembles de deux canaux chacun. Ainsi, on pose une première tôle 11' (figure 12), puis une deuxième superposée avec un décalage angulaire de 90° (figure 13), puis une troisième superposée avec un décalage angulaire de 90° (figure 14), puis une quatrième superposée avec un décalage angulaire de 90° (figure 15), et on reproduit 30 cette alternance de tôles jusqu'à obtenir le paquet de tôles. Ainsi, les languettes radiales 131' des différentes tôles empilées consécutivement s'étendent à l'intérieur de la chambre interne creuse 123' jusqu'à l'axe avec 3034583 16 des décalages angulaires successifs de 90°, délimitant, à l'intérieur de la chambre interne creuse 123', un premier ensemble 113' de deux canaux de distribution de fluide 113'a et 113'b et un deuxième ensemble 114' de deux canaux de distribution de fluide 114'a et 114'b agencés axialement sur toute la 5 longueur de la partie magnétique du corps de rotor (figure 16). Ces canaux longitudinaux sont répartis radialement de part et d'autre de l'empilement des languettes radiales 131' suivant la direction axiale et sont également délimités par la surface interne de la paroi cylindrique circulaire de la chambre interne creuse 123'. Ainsi les canaux de distribution de fluide 113'a, 113'b du premier 10 ensemble 113' et les canaux de distribution de fluide 114'a, 114'b du deuxième ensemble 114' communiquent sur toute la longueur de la partie magnétique via les surfaces radiales des languettes radiales 131' formant des ailettes de refroidissement dont les surfaces radiales respectives sont léchées par le fluide de refroidissement circulant au travers des canaux, favorisant un 15 refroidissement efficace des tôles de rotor. En variante, on pourrait concevoir un mode d'empilement des tôles deux tôles consécutives superposées sans décalage angulaire entre elles, avant de procéder au décalage angulaire. Autrement dit, on décale angulairement toutes les deux tôles consécutives superposées. Toutefois, les ailettes 20 constituées par les différentes languettes radiales superposées dans l'empilement ne seront alors léchées par l'air de refroidissement que sur une seule de leur surface radiale. Les canaux de distribution de fluide 114'a et 114'b du deuxième ensemble 114' de canaux sont prévus débouchant du côté aval du paquet de 25 tôles (i.e. du côté du paquet de tôles situé du côté de l'accouplement du moyeu central avec l'arbre de rotor) par l'intermédiaire d'évents 132' formés dans un plan radial en fond de la chambre interne creuse 123', permettant la mise en communication de ces canaux avec le canal d'évacuation de fluide 124' et partant, avec la sortie d'air 125', préférentiellement agencée par delà le 30 palier étanche de rotor avant 16', comme illustré figure 9. Par ailleurs, comme illustré figure 17, ces canaux sont obstrués du côté opposé du paquet de tôles, par exemple par une plaque 133' placée immédiatement en amont du paquet 3034583 17 de tôles, cette plaque étant en outre conçue pour laisser les canaux de distribution de fluide 113'a, 113'b du premier ensemble 113' débouchant, tandis que ces derniers sont obstrués du côté opposé du paquet de tôles. Puis une flasque/palier est fixé au moyeu central. Cette flasque peut assurer le 5 bridage du paquet de tôles et assure en même temps la fonction de conduite du fluide de refroidissement depuis le canal d'alimentation de fluide amont vers les canaux 113'a et 113'b et de palier du rotor.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Machine électrique tournante du type comprenant un rotor monté rotatif dans un stator porté par un boîtier formé autour d'un palier de rotor avant (16, 16') et d'un palier de rotor arrière (17, 17'), le rotor présentant un corps de rotor (10) comprenant une partie magnétique de forme annulaire et un moyeu central (12, 12') de support de la partie magnétique, la partie magnétique comportant une pluralité de tôles (11, 11') en forme de disque en matière ferromagnétique, empilées axialement par rapport à un axe (X) du corps de rotor autour du moyeu central entre les paliers de rotor avant et arrière, le corps du rotor étant apte à être lié en rotation à un arbre de rotor par son moyeu central via des moyens d'accouplement (13, 13') portés par le moyeu central en aval dudit palier de rotor avant, ladite machine comprenant un circuit de circulation d'un fluide de refroidissement au travers du corps de rotor, caractérisée en ce que ledit circuit comprend un canal d'alimentation de fluide (121, 121') et un canal d'évacuation de fluide (124, 124') s'étendant axialement entre une entrée (122, 122') et une sortie (125, 125') de fluide à l'intérieur du moyeu central, respectivement en amont et en aval de la partie magnétique, les canaux d'alimentation et d'évacuation de fluide étant en communication par l'intermédiaire d'au moins un premier ensemble (113, 113') et un deuxième ensemble (114, 114') de canaux de distribution de fluide agencés axialement dans la partie magnétique, les premier et deuxième ensembles de canaux de distribution de fluide étant reliés respectivement au canal d'alimentation de fluide et au canal d'évacuation de fluide, et étant mis en communication sur toute leur longueur au moyen d'ailettes de refroidissement (128, 129, 131') créées par l'alternance des tôles dans l'empilement et s'étendant entre les premier et deuxième ensembles de canaux de distribution de fluide suivant une portion de face des tôles.
2. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les canaux de distribution de fluide (113a, 113b, 114a, 114b) sont disposés attenants à la périphérie externe du moyeu central (12).
3. 3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les canaux d'alimentation (121) et d'évacuation (124) de fluide sont espacés 3034583 19 axialement par une portion pleine (123) du moyeu central (12) supportant la partie magnétique, chacun des canaux d'alimentation et d'évacuation de fluide étant relié, au droit de la portion pleine, à une tubulure radiale respective (126, 127) dont au moins une extrémité débouche en périphérie extérieure du 5 moyeu central (12) en étant décalée l'une par rapport à l'autre dans la direction circonférentielle, les premier et deuxième ensembles de canaux de distribution de fluide (113, 114) étant respectivement reliés à l'extrémité débouchante de la tubulure radiale (126) reliée au canal d'alimentation de fluide (121) et à l'extrémité débouchante de la tubulure radiale (127) reliée au 10 canal d'évacuation de fluide (124).
4. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les ailettes de refroidissement (128, 129) comprennent des secteurs angulaires régulièrement espacés dans le plan radial des tôles (11) autour d'une ouverture centrale de tôle et reposant par un bord libre 15 circulaire (115) sur le moyeu central (12), les secteurs angulaires étant séparés par des échancrures radiales (117, 118) pratiquées dans le bord libre circulaire (115) et s'étendant vers la périphérie extérieure (119) des tôles sur une plage angulaire donnée.
5. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que les 20 tôles (11) sont alternées dans l'empilement des tôles par le biais de décalages angulaires entre elles de ladite plage angulaire donnée, de sorte que les secteurs angulaires sont mis à nu dans l'alternance des tôles entre les canaux de distribution de fluide des premier et deuxième ensembles (113, 114).
6. 6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que les 25 canaux de distribution de fluide des premier et deuxième ensembles (113, 114) sont délimités par des bords droits des échancrures radiales respectives des tôles de l'empilement, lesdits bords droits s'étendant depuis le bord libre circulaire (115) en direction de la périphérie extérieure (119) des tôles.
7. 7. Machine selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, 30 caractérisée en ce que l'empilement de tôles comprend, en alternance, deux tôles superposées consécutivement sans décalage angulaire entre elles 3034583 20 suivies de deux tôles superposées consécutivement avec décalage angulaire par rapport aux deux premières tôles.
8. 8. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les canaux d'alimentation (121') et d'évacuation (124') de fluide sont espacés 5 axialement par une chambre interne creuse (123') du moyeu central (12') supportant la partie magnétique, chaque tôle (11') comportant au moins une languette radiale (131') s'étendant radialement à l'intérieur de la chambre interne creuse jusqu'à l'axe (X) depuis un bord libre circulaire (115') de la tôle agencée autour de la chambre interne creuse, les tôles étant empilées suivant 10 des décalages angulaires successifs, de sorte que les premier et deuxième ensembles de canaux de distribution de fluide (113', 114') sont réparties radialement de part d'autres de l'empilement des languettes radiales (131') respectives des tôles suivant la direction axiale.
9. 9. Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que les 15 premier et deuxième ensembles de canaux de distribution de fluide (113', 114') communiquent sur toute la longueur de la partie magnétique via au moins une surface radiale des languettes radiales (131') respectives des tôles.
10. 10. machine selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce que les tôles sont empilées avec des décalages angulaires 20 successifs de 90°.
11. 11. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la sortie de fluide (125, 125') débouche à l'extérieur du moyeu central (12, 12') entre le palier de rotor avant (16, 16') et les moyens d'accouplement (13, 13'). 25 30