FR3083036A1 - Dispositif de refroidissement d’un moteur electrique pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Le dispositif de refroidissement (1) comprend un corps (3) configuré pour supporter au moins un composant électronique. Ce corps (3) comporte une chambre intérieure ménagée dans l'épaisseur du corps et configuré pour contenir hermétiquement un fluide caloporteur, et la chambre intérieure loge un dispositif de cheminement d'un fluide par effet caloduc.

Description

Dispositif de refroidissement d’un moteur électrique pour véhicule automobile

La présente invention se rapporte au domaine des moteurs électriques pour véhicule automobile et plus particulièrement aux dispositifs de refroidissement associés à ces moteurs électriques.

On connaît des dispositifs de refroidissement à effet capillaire, qui peuvent notamment être des caloducs prenant la forme de tube ou de chambre d’évaporation, et dans lesquels est contenu un fluide, maintenu de manière étanche dans le contenant et changeant de phase d’une extrémité à l’autre du dispositif, chacune de ces extrémités étant associée à une zone chaude ou à une zone froide. Ces dispositifs de refroidissement spécifiques à effet capillaire sont notamment connus pour une utilisation dans le domaine des composants électroniques, des tubes pouvant être disposés le long d’une carte de circuits imprimés en serpentant entre les composants électroniques.

Dans une disposition verticale du dispositif de refroidissement à effet capillaire, le fluide change de phase de façon cyclique sous l’effet combiné des zones de différentes chaleurs et de la gravité : le fluide monté en température dans une zone chaude ménagée en partie basse du dispositif s’évapore et la vapeur générée monte vers la zone froide ménagée en partie haute du dispositif ; il en résulte un refroidissement du fluide et une condensation générant la transformation de la vapeur en gouttelettes qui chutent par gravité vers la partie basse du dispositif.

Dans une disposition horizontale tout aussi courante de ces dispositifs de refroidissement, il est connu de configurer le tube ou la chambre d’évaporation de manière à ménager au moins un conduit capillaire (aussi appelé caloduc) le long duquel les gouttelettes ont tendance à avancer de la zone froide vers la zone chaude, par capillarité.

La présente invention s’inscrit dans ce contexte de l’utilisation de caloducs et vise à protéger notamment son application dans le cadre du refroidissement d’un moteur électrique pour véhicule automobile, en palliant à au moins l’un des inconvénients précités.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de refroidissement d’un moteur électrique pour véhicule automobile, le dispositif de refroidissement comprenant un corps configuré pour supporter au moins un composant électronique, le corps comportant une chambre intérieure ménagée dans l’épaisseur du corps et configurée pour d’une part contenir hermétiquement un fluide, et d’autre part loger un dispositif de cheminement d’un fluide par effet capillaire.

Grâce à cette dernière caractéristique, il est possible d’intégrer dans le volume d’un radiateur de moteur électrique un conduit à effet capillaire, permettant l’écoulement d’un fluide configuré pour changer de phase entre une zone froide et une zone chaude de la chambre intérieure du corps. On comprendra que la zone chaude est une partie du corps en contact avec au moins le composant électronique et la zone froide est une partie du corps en contact avec l'air ambiant, ou bien que la zone chaude est une partie du corps en contact avec un ou plusieurs composants électroniques dégageant une forte quantité de chaleur, plus important que la quantité de chaleur dégagée par d’autres composants en contact avec une partie du corps formant la zone froide. Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de cheminement du fluide par effet capillaire et les composants électroniques sont disposés de part et d’autre d’une paroi participant à définir la chambre intérieure et le dispositif de cheminement du fluide est disposé en fonction de la disposition des composants électroniques de manière à assurer une zone chaude à une première extrémité du dispositif de cheminement et une zone froide à une extrémité opposée de ce dispositif de cheminement.

Le dispositif de refroidissement ainsi formé est autonome et passif, le fluide contenu dans la chambre intérieure étant utilisé cycliquement sans devoir être régénéré.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le corps comprend une partie de support et une partie de fermeture venant en recouvrement de cette partie de support et fixé de manière étanche à cette partie de support, lesdites parties étant configurées pour ménager entre elles la chambre intérieure. On forme ainsi, par la fixation d’une partie de fermeture sur la partie de support, une poche dans l’épaisseur du corps du dispositif de refroidissement.

Le corps du dispositif de refroidissement peut notamment comporter une paroi de fond et une paroi latérale périphérique prolongeant perpendiculairement cette paroi de fond et formant une cavité au centre du corps pour la réception notamment de composants électroniques. Et dans ce contexte, il convient de noter que la partie de fermeture est disposée dans la cavité, entre la paroi latérale périphérique, pour venir en regard de la face intérieure de la paroi de fond.

Notamment la partie de support et la partie de fermeture peuvent comprendre respectivement une première face et une deuxième face, la première face et la deuxième face étant planes et en regard l’une de l’autre pour former des faces opposées participant à délimiter la chambre intérieure.

Le dispositif de cheminement du fluide peut être disposé sur la première ou deuxième face, un ou plusieurs composants électroniques étant agencés sur une face opposée à la première ou deuxième face sur laquelle est disposé le dispositif de cheminement par du fluide par effet capillaire.

Avantageusement, le dispositif de cheminement du fluide par effet capillaire est disposé sur la face intérieure de la partie de fermeture et au moins un composant électronique est disposé sur la face opposée, c’est-à-dire la face extérieure de la partie de fermeture. Dans cet agencement, on peut noter que les composants électroniques sont logés dans le volume du corps, entre la paroi latérale périphérique formant contour du corps.

On comprend que le dispositif de cheminement du fluide peut être rapporté sur l’une ou l’autre des faces en regard participant à délimiter la chambre intérieure dans laquelle est logé de façon hermétique le fluide.

Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif de refroidissement peut comprendre un couvercle de fermeture rapporté sur le corps pour obturer une cavité à l’intérieur de laquelle sont logés au moins un composant électronique, la partie de fermeture et le dispositif de cheminement de fluide.

On peut prévoir que la face intérieure de la partie de fermeture et la face intérieure de la partie de support sont séparées d’une distance sensiblement égale à 3 à 4 millimètres. Il convient de noter que la poche créée pour former cette chambre intérieure permet d’alléger le corps du dispositif de refroidissement d’une couche de 3 à 4 millimètres de matériau métallique, notamment d’aluminium, et donc de réaliser un gain de poids en plus du gain en refroidissement.

Selon différentes modes de mise en œuvre de l’invention, le dispositif de cheminement d’un fluide par effet capillaire peut être orienté de sorte que le fluide circule d’une zone froide à une zone chaude, sous forme de condensais, par effet de gravité, et/ou ce dispositif de cheminement peut comprendre un moyen de cheminement par capillarité de type caloduc.

Le moyen de cheminement par capillarité peut comprendre une pluralité de reliefs et de stries formant ainsi des microcanaux, de petite section, le long desquels circulent les gouttelettes de fluide condensé.

Ces reliefs et stries peut être groupés pour former des segments respectivement séparés les uns des autres par une nervure, deux nervures consécutives formant un canal favorisant l’écoulement du fluide dans lequel est agencé un segment.

Les nervures, les stries et les reliefs, peuvent notamment être parallèles les uns aux autres.

Selon une caractéristique de l’invention, une nervure peut présenter une hauteur supérieure à la hauteur d’un segment. Il en résulte que, lorsque la partie de fermeture est plaquée contre la partie de support du corps, les nervures viennent en appui contre la face opposée participant à délimiter la chambre intérieure de sorte que les canaux ménagés entre les nervures sont étanches, le fluide présent dans un canal circulant d’une zone chaude à une zone froide le long de l’une ou l’autre des stries et reliefs en restant dans ce canal.

On peut prévoir que le moyen de cheminement par capillarité est issu de matière avec la partie de fermeture ou la partie de support de laquelle il fait saillie, ou bien qu’il est formé d’une matière différente de celle utilisée pour réaliser le corps du dispositif de refroidissement. Dans ce cas, on peut prévoir que le moyen de cheminement par capillarité est surmoulé sur une face participant à délimiter la chambre intérieure.

Le moyen de cheminement par capillarité du fluide peut être formé d’aluminium, le fluide caloporteur pouvant être de l’acétone.

Selon des caractéristiques de l’invention, on peut prévoir que les nervures ont une hauteur comprise entre trois et quatre millimètres, et que les reliefs et stries ont une dimension selon la même direction comprise entre un et deux millimètres.

Le moyen de cheminement par capillarité peut par ailleurs comprendre au moins une matière poreuse, que ce soit distinctement ou en combinaison avec la présence des reliefs et stries précédemment évoqués. La matière poreuse peut être disposée dans des canaux délimités par deux nervures.

La matière poreuse peut être obtenue par frittage, et notamment par frittage de poudre de cuivre. On peut également prévoir de former la matière poreuse par un tissu métallique.

L’invention porte également sur un moteur électrique comprenant un dispositif de refroidissement selon l’invention, et notamment sur un dispositif de ventilation équipé d’un tel moteur électrique.

D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :

- la figure 1 est une vue en perspective du dispositif de refroidissement selon l’invention dans laquelle on a représenté une partie de support du corps et une partie de fermeture du corps ;

- la figure 2 est une vue en perspective du dispositif de refroidissement de la figure 1 dans une représentation éclatée dans laquelle on a représenté la partie de support du corps et la partie de fermeture du corps disjointes, le dispositif de cheminement par capillarité du fluide selon l’invention étant formé sur la deuxième face de la partie de fermeture du corps ;

- la figure 3 est une vue du dispositif de refroidissement de la figure 2, selon un angle de perspective différent rendant visible la face interne de la partie de support du corps ;

- la figure 4 est une vue en perspective de la partie de fermeture du corps dans laquelle on aperçoit plus distinctement une pluralité de nervures et de reliefs participant à former le dispositif de cheminement par capillarité ;

- la figure 5 est une vue de détail de la figure 4 dans laquelle on a représenté de plus près la forme d’une nervure et d’un segment formé d’une série de reliefs et de stries ;

- la figure 6 est une vue en coupe du dispositif de refroidissement selon le plan de coupe P de la figure 1 ;

- la figure 7 est une vue de détail de la figure 6, rendant particulièrement visible la formation d’une chambre intérieure à l’intérieur du corps illustré sur la figure 6 ;

- la figure 8A est une vue en perspective de la partie de fermeture du corps selon un mode particulier de l’invention dans lequel les stries sont remplacées par une matière poreuse ;

- la figure 8B est une vue en perspective d’un détail de la figure 8A dans laquelle on a représenté plus en détail la matière poreuse,

- et la figure 9 est une vue en perspective d’un moteur électrique pour véhicule automobile équipé du dispositif de refroidissement selon l’invention.

Un dispositif de refroidissement d’un moteur électrique pour véhicule automobile selon l’invention est représenté à titre d’exemple sur la figure 9. Dans cette vue éclatée, on peut observer un moteur électrique 50, comportant un stator 51 et un rotor 52 muni d’aimants permanents 53, montés à rotation par l’intermédiaire de roulements 54. Le moteur électrique 50 est disposé au voisinage d’un radiateur formant ici le dispositif de refroidissement 1 au sens de l’invention. Le dispositif de refroidissement 1 présente un corps massif 3 permettant l’évacuation de la chaleur dégagée par le fonctionnement du moteur. Ce corps massif 3 peut présenter à cet effet des ailettes de refroidissement 36 facilitant le dégagement de chaleur. Des composants électroniques, non visibles sur la figure 9, sont rendus solidaires du radiateur qui participent en outre à l’évacuation de la chaleur dégagée par ces composants électroniques. Un couvercle de fermeture 40 vient capoter cet ensemble pour protéger notamment les composants électroniques.

On a représenté sur les figures 1 à 3 un dispositif de refroidissement 1 selon l’invention formé d’un corps 3. Le corps 3 du dispositif de refroidissement 1 comprend une partie de support 30 et une partie de fermeture 31 qui vient se plaquer contre la partie de support et qui est fixé de manière étanche sur cette partie de support, afin de délimiter entre elles un dispositif de cheminement d’un fluide dont le changement de phase permet l’évacuation de chaleur produite par les composants électroniques rapportés sur ce corps 3.

De préférence, le corps 3 est formé d’un matériau métallique. Préférentiellement, le matériau métallique possède des propriétés favorisant la conductivité thermique. Encore plus préférentiellement, le corps 3 est formé par moulage.

La partie de support 30 comprend une paroi de fond 301 et une paroi périphérique latérale 302 prolongeant sensiblement la paroi de fond 301 autour de celle-ci, pour former ensemble un logement 303 de réception de composants électroniques 2. La paroi périphérique latérale 302 de la partie de support 30 définit un contour de celle-ci, et l’extrémité libre de cette paroi périphérique latérale 302 est configurée pour coopérer avec le couvercle de fermeture 40 tel qu’il a été présenté en description de la figure 9, qui vient recouvrir le logement 303. On comprend de ce qui précède que le couvercle de fermeture 40 et la partie de fermeture 31 sont des pièces distinctes.

La paroi de fond 301 présente une face externe, tournée vers le stator du moteur électrique, et une face interne opposée. La face interne de la paroi de fond 301 est creusée en son centre de manière à générer une cavité 305 délimitée par un contour 306 formant épaulement entre une face de fond 308 de la cavité et la partie périphérique 307 de la paroi de fond, disposée au voisinage direct de la paroi latérale 302.

La partie de fermeture 31 est formée par une plaque dont le contour 315 est de forme en correspondance avec le contour de la partie de support 30 défini par la paroi latérale périphérique 302, et de dimensions légèrement inférieures à celles de ce contour de la partie de support 30, de sorte que la partie de fermeture peut se loger à l’intérieur du logement 303 défini par la partie de support. La plaque comprend une face intérieure 310 et une face extérieure 311 opposée à la face intérieure 310. La face intérieure 310 comporte une bordure périphérique 312 lisse et une partie centrale 313 sur laquelle sont formées une pluralité d’éléments en saillie formant, tel que cela sera décrit ci-après plus en détails, un moyen de cheminement de fluide par capillarité. Lorsque la partie de fermeture 31 est rapportée à l’intérieur de la partie de support 30, la bordure périphérique, lisse, vient en appui sur la partie périphérique 307 de la paroi de fond et les nervures de la partie centrale 313 s’étendent en direction de la face de fond 308 de la cavité 305 de la paroi de fond.

La face de fond 308 de la paroi de fond et la partie de fermeture 31 amenée en regard de cette face de fond participent à former selon l’invention un dispositif de cheminement 7 d’un fluide ménagé dans l’épaisseur du corps 3. Et plus particulièrement dans le mode de réalisation représenté, les éléments en saillie ménagées sur la partie centrale 313 de cette partie de fermeture 31 participent à former un moyen de cheminement par capillarité.

Tel que cela est notamment visible sur les figures 6 et 7, une chambre intérieure 5 est alors formée par une première face formée par la face de fond 308, par une deuxième face formée par la face intérieure 310 de la partie de fermeture 31 et disposée en regard de la première face, ainsi que par le contour 306 formant épaulement autour de la cavité 305. Tel que cela sera décrit ci-après, cette chambre intérieure 5 est étanche lorsque la partie de fermeture 31 est assemblée sur la partie de support 30, afin de pouvoir contenir sans fuite un fluide caloporteur, dit fluide, dont les changements de phase vont permettre de façon régulière le refroidissement des composants électroniques disposés à proximité de cette chambre intérieure. A titre d’exemple, la partie de fermeture 31 peut être assemblée sur la partie de support 30 par soudage du contour de la partie de fermeture 31 sur la paroi latérale périphérique 302 de la partie de support 30.

Un ou plusieurs composants électroniques 2 sont disposés contre la face extérieure 311 de la partie de fermeture 31. Un unique composant électronique a été illustré de façon schématique sur la figure 1, mais on comprendra que plusieurs composants électroniques peuvent être montés sur une carte de circuits imprimés 200 telle qu’illustré sur la figure 3 qui est fixée directement sur la face extérieure 311 de la partie de fermeture 31.

On comprend de la sorte que les composants électroniques, sources de chaleur que l’on vise à évacuer selon l’invention, sont agencés sur une face de la partie de fermeture 31, à savoir sa face extérieure 311, tandis que le dispositif de cheminement 7 par effet capillaire est formé de l’autre côté de la partie de fermeture 31.

Tel que décrit précédemment, le dispositif 7 peut comprendre un moyen de cheminement par capillarité, qui comporte dans le cas illustré sur les figures 1 à 7, une pluralité d’éléments formés en saillie de la face intérieure 310 de la partie de fermeture 31, et parmi lesquels on peut distinguer des nervures 14 entre lesquelles sont agencés des reliefs 11, dont la hauteur, c’est-à-dire la dimension en saillie de la face intérieure 310 de la partie de fermeture 31, est inférieure à celle des nervures 14. Dans ce qui suit, on va décrire une réalisation préférée dans laquelle le moyen de cheminement par capillarité est formé le long de la partie de fermeture, du fait que c’est cette partie de fermeture qui porte les composants électroniques sur une face opposée, et du fait que la réalisation des microcanaux formés par ces reliefs est simplifiée sur une plaque telle que prend forme la partie de fermeture. On comprendra toutefois qu’on pourrait envisager, sans sortir du contexte de l’invention, de réaliser le moyen de cheminement par capillarité tel qu’il va être décrit sur la face intérieure de la partie de support 30.

Les nervures 14 sont parallèles les unes aux autres et régulièrement espacées sur la face intérieure 310, de manière à délimiter par paires un canal 15 s’étendant entre deux nervures successives et dans lequel sont agencés un ou plusieurs reliefs 11, favorisant le cheminement d’un fluide s’écoulant le long de la face intérieure 310 dont les changements de phase cyclique favorisent une dissipation de chaleur. On forme de la sorte entre chaque nervure des chemins de conduction thermique fonctionnant sur le modèle d’un conduit à effet capillaire.

Entre deux nervures 14 consécutives, le dispositif de cheminement 7 comporte un ou plusieurs deuxièmes reliefs 11, agencé(s) en parallèle des nervures et dont l’ensemble forme un segment 6 distinct du segment voisin. Dans l’exemple illustré et notamment visible sur la figure 4, chaque segment 6 comprend neuf reliefs 11, séparés les uns des autres par des stries 12. Tel que cela est notamment visible sur la figure 7, chaque segment 6 agencé au voisinage d’une nervure est formé d’une succession de reliefs 11 et de stries 12 formant un enchaînement de bosses et de creux. Ces reliefs et stries forment le moyen de cheminement par capillarité, en formant des microcanaux le long desquels le fluide tend à progresser par adhésion de proche en proche le long des parois des reliefs.

On comprend que la disposition des segments 6 et des nervures 14 n’est pas limitative de l’invention et que leurs formes ou leur nombre respectifs pourraient être différents dès lors que leur agencement permet le cheminement d’un fluide et son changement de phase successif tel que cela va être décrit ci-après.

Sur la figure 5, on a représenté plus particulièrement la différence de hauteur entre les nervures 14, qui ont chacun une hauteur Hl, et les reliefs 11 formant des segments 6 et qui ont chacune une hauteur H2. On définit la hauteur H2 d’un relief 11 d’un segment 6 comme étant la profondeur d’une strie 12, les stries 12 de chaque segment 6 ayant une profondeur identique. La hauteur Hl des nervures 14 est supérieure à la hauteur H2 des segments 6. A titre d’exemple non limitatif, on pourra prévoir que la hauteur Hl des nervures, qui définit la profondeur de la chambre intérieure, soit comprise entre 3 et 4 millimètres, et que la hauteur H2 des segments 6 est comprise entre 1 et 2 millimètres. On comprend de la sorte que le fluide circulant par effet capillaire d’une zone chaude à une zone froide à l’intérieur d’un canal peut passer le cas échéant d’une strie à l’autre d’un même segment, entre deux nervures 14.

Les segments 6 formés de reliefs 11 et de stries 12, agencés en un canal 15 entre deux nervures 14 consécutives, forment un milieu capillaire favorisant l’écoulement du fluide selon la direction d’allongement du canal 15 dans un sens et dans l’autre selon la phase dans lequel se trouve le fluide.

Les nervures 14 ont une section en forme de trapèze avec une grande base 140 formée à la jonction de la face intérieure 310 de la partie de fermeture 31 et une face d’extrémité libre formée par la petite base 141 sensiblement plane.

Les reliefs 11 présentent une section bombée, avec une extrémité supérieure 110 arrondie.

La partie de support 30 et la partie de fermeture 31 comprennent respectivement des ouvertures 309, 314, et l’on a rendu visible sur les figures 1 et 3 que ces ouvertures viennent en correspondance les unes des autres lorsque la partie de fermeture est rapportée contre la partie de support. Ces ouvertures 309, 314 sont destinées principalement à laisser passage à des connectiques moteurs entre les composants électroniques disposés d’un côté du radiateur formé par le corps 3 et les phases du moteur agencé de l’autre côté de ce corps 3.

Les bords délimitant les ouvertures 314 de la partie de fermeture 31 sont affleurant de la face extérieure 311, tandis qu’ils s’étendent en saillie de la face intérieure 310, formant de la sorte une couronne périphérique 316 délimitant l’ouverture 314 correspondante. Cette couronne 316 présente une hauteur égale à celle des nervures 14. Et les ouvertures 314 ainsi délimitées sont plus grandes que les ouvertures 309 de la partie de support 30. On comprend de ce qui précède que lorsque la partie de fermeture 31 est plaquée contre la partie de support 30, la couronne périphérique 316 délimitant chaque ouverture 314 formée dans la partie de couverture 31 vient au contact de la face de fond 308 autour des ouvertures 309 de la partie de support 30. Il en résulte que chaque ouverture 309 de la partie de support est inscrite à l’intérieur du volume défini dans le prolongement d’une couronne périphérique délimitant une ouverture 314 de la partie de fermeture et que le fluide logé entre la face de fond 308 et la face intérieure 310 de la partie de fermeture 31 ne peut s’échapper par les ouvertures car bloqué par les couronnes périphériques au contact de la face de fond.

On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif de refroidissement 1 selon l’invention, en se référant au mode de réalisation illustré par les figures 1 à 7 décrites précédemment.

Dans un premier temps, on réalise le montage du corps 3 du dispositif de refroidissement par fixation de la partie de fermeture 31 contre la partie de support 30. La partie de fermeture est plaquée dans le fond de la partie de support 30 en orientant la face intérieure 310 en regard de la face de fond 308 de la partie de support 30. Les deux parties du corps sont dimensionnées de manière à ce que, lors de cet assemblage, la face d’extrémité libre des nervures 14 et la couronne périphérique viennent en appui contre la face de fond. On définit ainsi, au moins entre deux nervures un couloir étanche défini par la face de fond 308, la face intérieure 310 de la partie de fermeture 31 et les deux nervures 14.

Dans un deuxième temps, on cherche à introduire un fluide caloporteur dans la chambre intérieure 5 ainsi définie entre la partie de fermeture 31 et la partie de support 30. A cet effet, on réalise un premier alésage de façon temporaire dans la partie de fermeture 31 de sorte qu’il débouche dans un canal 15, et on fait le vide dans ce canal avant de boucher le premier alésage. Cette opération peut se réaliser pour chaque canal 15, dès lors qu’ils ne sont pas communiquant. Puis on réalise un deuxième alésage pour y injecter le fluide caloporteur, avant là encore de sceller ce deuxième alésage afin de rendre étanche le canal dans lequel circule le fluide.

Dans l’exemple illustré où le dispositif de cheminement de fluide logé dans la chambre intérieure comporte un moyen de cheminement par capillarité du fluide, l’orientation du dispositif de refroidissement n’est pas importante, dès lors que les canaux définis par les nervures et guidant la circulation de fluide dans la chambre comportent à une extrémité une zone froide et à une autre extrémité une zone chaude. Dans une variante de réalisation où les faces participant à définir la chambre intérieure sont lisses, c’est-à-dire sans segments de reliefs et stries, on peut avantageusement prévoir d’orienter le dispositif de refroidissement 1 de sorte que les canaux 15 de circulation du fluide, et donc les nervures 14 qui les délimitent, soient dans une position verticale une fois le dispositif de refroidissement implanté sur le véhicule automobile, afin de bénéficier de la force de gravité durant son fonctionnement tel qu’il va être décrit ci-après.

Dans ce contexte, il convient aussi de noter que la carte de circuits imprimés 200 peut comprendre des composants électroniques distincts dégageant de la chaleur de façon hétérogène, en distinguant à titre d’exemple un premier ensemble 201 de composants électroniques à fort dégagement de chaleur et un deuxième ensemble 202 de composants électroniques à dégagement de chaleur moindre que celui du premier ensemble. Il est dès lors recherché de dissiper préférentiellement la chaleur dégagée par les composants électroniques du premier ensemble pour éviter la formation de points chauds. Ce premier ensemble de composant électroniques 201 est alors disposé en partie basse de la face extérieure 311 par rapport à la direction verticale lorsque le dispositif de refroidissement 1 est en place, tandis que l’on dispose en partie haute de la face extérieure 311 le deuxième ensemble de composants électroniques dégageant une chaleur inférieure à la chaleur élevée dégagée par les premiers composants. On pourrait prévoir de façon équivalente de ne pas disposer de composants électroniques sur cette partie hauteur de la face extérieure 311.

On comprendra que la partie basse de la face extérieure 311, c’est-à-dire la partie portant le premier ensemble 201 de composants électroniques, correspond à une partie basse de la face intérieure 310 qui est en contact avec le fluide tandis que la partie haute de la face extérieure 311, c’est-à-dire la partie portant le deuxième ensemble 201 de composants électroniques, correspond globalement à une partie haute de la face intérieure 310.

Dans le cas illustré où un moyen de cheminement par capillarité est prévu, ici un ensemble de microcanaux formés par la succession de reliefs et de stries sur une des faces participant à définir la chambre intérieure, on pourra orienter le dispositif de refroidissement indifféremment, en veillant à ce qu’une extrémité du canal 15 disposée d’un côté de la paroi corresponde à un premier ensemble de composants électroniques 201 dégageant plus de chaleur qu’un deuxième ensemble de composants électroniques

202 correspondant à l’extrémité opposée du canal.

En fonctionnement, chaque composant électronique 2 dégage de la chaleur. La chaleur dégagée par le composant électronique 2 est propagée par conductivité thermique depuis le composant électronique 2 vers la face extérieure 311 de la partie de fermeture 31. La partie de fermeture 31 du corps 3 étant formée d’un matériau métallique, la chaleur se propage alors depuis la face extérieure 311 de la partie de fermeture 31 vers la face intérieure 310 de la partie de fermeture 3.

Ainsi, on comprendra que la chaleur dégagée par le composant électronique 2 est globalement propagée vers la chambre intérieure 5 ménagée entre la partie de support 30 du corps 3 et la partie de fermeture 31. Il résulte de la différence de chaleur dégagée entre le premier ensemble 201 et le deuxième ensemble 202 de composants électroniques la création d’une zone chaude et d’une zone froide à chaque extrémité des canaux 15 ménagés entre les nervures 14.

Lorsque la chaleur dégagée par chaque composant électronique 2 est suffisante pour permettre au fluide inséré dans la chambre intérieure 5 d’atteindre sa température d’ébullition, le fluide commence alors un cycle d’évaporation.

Le fluide évaporé dans la chambre intérieure 5 se déplace depuis l’extrémité du canal 15 correspondant à une zone chaude vers l’extrémité du canal correspondant à une zone froide. On comprend que les termes zone froide et zone chaude sont utilisés en comparaison des différences de températures présentes dans lesdites zones froide et chaude.

La partie du fluide évaporé transporte alors en partie la chaleur propagée par conduction thermique depuis le composant électronique 2 vers la chambre intérieure 5. Une partie de la chaleur propagée par conduction thermique est alors transportée par évaporation du fluide depuis la partie basse vers la partie haute de la face intérieure 310.

Lorsque le fluide évaporé atteint la partie du canal correspondant à la zone froide, le fluide évaporé commence alors un cycle de condensation. Le fluide est alors présent dans la partie haute du canal sous forme de gouttelettes qui se déplacent, soit par gravité le long des parois du canal, et avantageusement le long de la face de fond 308, c’est-à-dire la face à l’opposé des composants électroniques, soit par capillarité le long des microcanaux lorsqu’un moyen de cheminement par capillarité est présent.

De la sorte, le fluide circule dans la chambre intérieure 5 le long du dispositif de cheminement 7 tel que décrit précédemment.

Du côté de la face intérieure 310 de la partie de fermeture 31, la présence de stries 12 et de reliefs 11 permet d’augmenter la surface d’échange entre la face intérieure 310 et le liquide, et de faciliter en partie basse du canal la montée en température du liquide et son évaporation.

Lorsque le dispositif est placé à la verticale, et que les composants sont disposés verticalement avec la zone chaude située en partie inférieure et la zone froide située en partie supérieure, les stries 12 et les reliefs 11 jouent le rôle de canalisations facilitant la circulation du fluide de la zone d’évaporation vers celle de condensation ou inversement.

Pour diffuser davantage la chaleur générée par les composants électroniques 2 vers la face intérieure 310 de la partie de fermeture 31 et donc la chambre intérieure 5 dans laquelle circule le fluide, le matériau dans lequel est formé le corps 3 comprenant la partie de support 30 et la partie de fermeture 31 est un matériau à base d’aluminium ayant une bonne conductivité thermique.

De façon classique, la chaleur peut également être dissipée par la partie de support 31 du corps 3 jusqu’à des ailettes 36 en contact avec l’air ambiant agencées sur la face extérieure de la paroi latérale périphérique dans l’exemple illustré.

Selon l’une quelconque des figures 8A ou 8B, on a représenté un autre mode de réalisation d’un moyen de cheminement par capillarité, dans lequel on a disposé dans les canaux 15 une matière poreuse 13 prévue en remplacement de l’altemance des reliefs et des stries. Ce mode de réalisation permet en particulier d’utiliser le dispositif de refroidissement dans une orientation différente que celle décrite dans le mode de réalisation précédemment décrit. On comprendra que dans ce mode de réalisation, le dispositif de cheminement 7 comporte les nervures 14, délimitant entre eux les canaux 15, la face de fond 308 de la partie de support 30 et la face intérieure 310 de la partie de fermeture sur laquelle on applique la matière poreuse 13.

Dans ce mode de fonctionnement, on peut notamment prévoir d’utiliser le dispositif de refroidissement dans une orientation disposant les nervures 14 dans une direction globalement perpendiculaire à la direction de la force de gravité.

Toutefois, l’invention n’exclut pas d’utiliser ce mode de réalisation dans une orientation identique à celle du mode de réalisation précédemment décrit.

Dans ce mode de réalisation, la matière poreuse 13 permet le transport du fluide de la zone froide à la zone chaude, sans qu’il soit nécessaire d’orienter le dispositif pour bénéficier de l’effet de la gravité. De proche en proche, le fluide sous forme de gouttelettes se déploie à travers la matière poreuse 13 pour revenir vers la zone chaude, où il s’évapore de nouveau pour se déplacer vers la zone froide à distance de la matière 15 poreuse et inversement.

Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d’équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l’invention.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif de refroidissement (1) d’un moteur électrique pour véhicule, le dispositif de refroidissement (1) comprenant un corps (3) configuré pour supporter au moins un composant électronique (2), caractérisé en ce que le corps (3) comporte une chambre intérieure (5) ménagée dans l’épaisseur du corps et configurée pour contenir hermétiquement un fluide caloporteur, la chambre intérieure (5) logeant un dispositif de cheminement (7) d’un fluide par effet capillaire.
2. 2. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (3) comprend une partie de support (30) et une partie de fermeture (31) venant en recouvrement de cette partie de support et fixé de manière étanche à cette partie de support, lesdites parties étant configurées pour ménager entre elles la chambre intérieure (5).
3. 3. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de cheminement (7) est disposé sur une face (308, 310) de la partie de support (30) ou de la partie de fermeture (31) participant à délimiter la chambre intérieure (5).
4. 4. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de cheminement (7) est disposé sur une face intérieure (310) de la partie de fermeture (31) participant à délimiter la chambre intérieure (5) et en ce que l’au moins un composant électronique (2) est agencé sur une face extérieure (311) opposée à cette face intérieure (310), dans le volume du corps (3).
5. 5. Dispositif de refroidissement (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comprend un couvercle de fermeture (40) rapporté sur le corps (3) pour obturer une cavité à l’intérieur de laquelle sont logés l’au moins un composant électronique (2), la partie de fermeture (31) et le dispositif de cheminement (7).
6. 6. Dispositif de refroidissement (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de cheminement (7) d’un fluide par effet capillaire comprend un moyen de cheminement par capillarité de type caloduc (11, 12, 13).
7. 7. Dispositif de refroidissement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen de cheminement par capillarité comprend une pluralité de reliefs (11) et de stries (12).
8. 8. Dispositif de refroidissement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les reliefs et stries forment des segments (6) respectivement séparés les uns des autres par une nervure (14), les nervures formant par paires un canal (15) favorisant l’écoulement du fluide.
9. 9. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les nervures (14) sont parallèles les unes aux autres.
10. 10. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu’une nervure (14) présente une hauteur (Hl) supérieure à la hauteur (H2) d’un segment (6).
11. 11. Dispositif de refroidissement (1) selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que les stries (12) sont parallèles aux nervures (14).
12. 12. Dispositif de refroidissement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de cheminement par capillarité comprend au moins une matière poreuse (13).
13. 13. Dispositif de refroidissement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la matière poreuse (13) est disposée dans des canaux (15) délimités par deux nervures (14).
14. 14. Moteur électrique (50) pour véhicule automobile comprenant le dispositif de refroidissement selon l’une quelconque des revendications précédentes.