TITRE : ASSEMBLAGE POUR MODELE EN MOUSSE PERDUE AMELIORE

La présente invention revendique la priorité de la demande française 190731 1 déposée le 2 juillet 2019 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

[0001] L’invention concerne un assemblage de deux parties d’un modèle en mousse perdue, notamment un modèle destiné à un moulage en mousse perdue (aussi connu sous l’acronyme PMP).

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

[0002]Actuellement, dans le cadre de machines tournantes électriques par exemple, dans certaines conceptions, le refroidissement de l’ensemble est réalisé par un noyau de liquide de refroidissement (de l’eau ou du glycol dans ces cas-là) dans un carter : le noyau de liquide de refroidissement, encore appelé noyau d’eau, est formé par la circulation du liquide de refroidissement dans une conduite ménagée à cet effet dans l’épaisseur du carter. Une pompe de circulation permet de vaincre les pertes de charge dans la conduite. Souvent, une valeur de perte de charge maximale est imposée par le client qui va utiliser une telle machine tournante électrique.

[0003] Dans le procédé de fabrication par modèle à mousse perdue ou PMP, le noyau d’eau dans le carter présente des traces de colle s’étendant en saillie dans la conduite qui augmentent significativement les pertes de charge et donc le dimensionnement de la pompe. Un surdimensionnement de la pompe se traduit également, et dans l’absolu, par une consommation plus élevée d’énergie électrique et donc de l’autonomie de la batterie, et par conséquent de l’autonomie d’un véhicule automobile électrique ainsi équipé.

EXPOSE DE L’INVENTION [0004] Un but de l’invention est de fournir un assemblage de deux parties d’un modèle en mousse perdue comportant une conduite minimisant les pertes de charge tout en restant simple et rapide à réaliser.

[0005]A cette fin, il est prévu, selon l’invention, un assemblage comprenant des première et deuxième parties d’un modèle en mousse perdue comportant respectivement : des première et deuxième surfaces de collage agencées de sorte à être collées l’une contre l’autre ; et, des premier et deuxième tronçons d’une conduite ménagée dans le modèle en mousse perdue, les premier et deuxième tronçons débouchant respectivement sur les première et deuxième surfaces de collage et venant en prolongement l’un de l’autre, au moins l’un des premier et deuxième tronçons comportant un élargissement local de section au niveau du débouché sur la surface de collage associée au tronçon considéré.

[0006]Avantageusement, mais facultativement, l’assemblage selon l’invention présente au moins l’une des caractéristiques techniques suivantes :

- l’autre des premier et deuxième tronçons comporte un élargissement local de section au niveau du débouché sur la surface de collage associée au tronçon considéré et venant dans un prolongement de l’élargissement local de section de l’un des premier et deuxième tronçons ;

- l’élargissement local de section considéré comporte un chambrage ;

- le chambrage présente une profondeur supérieure ou égale à 1 mm ;

- l’élargissement local de section considéré comporte une fraisure ;

- la fraisure présente un angle supérieure ou égale à 10° ; et

- l’élargissement local de section considéré présente une valeur d’élargissement de l’ordre de 1 mm par rapport à une périphérie de section au niveau de la surface de collage associé du tronçon considéré.

[0007] Il est aussi prévu, selon l’invention, un modèle en mousse perdue d’un carter de machine tournante électrique comprenant, dans une épaisseur, une conduite d’un liquide de refroidissement, le modèle comprenant un ensemble de parties adjacentes deux à deux formant un assemblage présentant au moins l’une des caractéristiques techniques précédentes. [0008] Il est aussi prévu, selon l’invention, un carter de machine tournante électrique obtenu par un moulage en mousse perdue à partir d’un modèle en mousse présentant la caractéristique précédente.

Carter

[0009] L’invention a également pour objet un carter de machine électrique tournante, comprenant dans une épaisseur au moins une conduite d’un liquide de refroidissement, la conduite présentant un bourrelet disposé dans un élargissement local de la section de la conduite.

[0010] Le carter peut être obtenu, notamment fondu, à partir d’un modèle en mousse perdue tel que défini ci-dessus.

[0011] Le modèle en mousse perdue utilisé pour fondre le carter peut comporter une conduite comportant au moins deux tronçons.

[0012] Le modèle en mousse perdue utilisé pour fondre le carter peut comporter un ou plusieurs bourrelets de colle au niveau de la surface de collage entre deux tronçons d’une conduite. Le modèle en mousse perdue peut comporter un premier bourrelet de colle dans la conduite. Additionnellement, le modèle en mousse perdue peut comporter un deuxième bourrelet de colle à l'extérieur de la conduite, sur une face extérieure du carter. Les premier et deuxième bourrelets de colle se situent par exemple chacun à une extrémité de la surface de collage.

[0013] Avantageusement, le bourrelet de colle du modèle peut avoir été sublimé lors de la formation du carter par fonderie. Le bourrelet dans la conduite ménagée dans le carter peut alors avoir une forme sensiblement identique au bourrelet de colle du modèle en mousse perdue. Le bourrelet peut être de la même matière que le carter.

[0014] Les caractéristiques du mode de fabrication du carter à partir du modèle en mousse perdue sont visibles sur le produit fini. Par exemple, le ou les bourrelets, celui dans la conduite et le cas échéant celui à l'extérieur, sont d’un seul tenant avec le carter.

[0015] Dans le cas où le carter ne serait pas fabriqué à partir d'un modèle en mousse perdue selon l'invention mais obtenu par une soudure de plusieurs parties constituant le carter, il ne pourrait pas présenter de bourrelet d'un seul tenant avec le carter. Dans ce cas-là, la soudure s'effectuerait à l'extérieur du carter, donc il n'y aurait pas de bourrelet dans la conduite. Et d'autre part, les bourrelets, en particulier celui à l'extérieur de la conduite, ne pourraient pas être d'un seul tenant avec le carter.

[0016] Par d’un seul tenant, on entend que le carter est formé d’une seule pièce et non pas de plusieurs pièces assemblées ensemble, par exemple par soudure.

[0017] De préférence, le bourrelet a une hauteur inférieure ou égale à la hauteur de l’élargissement local. Par exemple, le bourrelet a une hauteur supérieure à la moitié de la hauteur de l’élargissement local. Mieux encore, le bourrelet a une hauteur supérieure à deux tiers de la hauteur de l’élargissement local. En outre, le bourrelet a une hauteur inférieure à quatre tiers de la hauteur de l’élargissement local. Mieux encore, le bourrelet a une hauteur inférieure à trois demi de la hauteur de l’élargissement local.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

[0018] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation de l’invention. Aux dessins annexés :

[Fig.1 ] La figure 1 est une vue tridimensionnelle d’un modèle en mousse perdue d’un carter de machine tournante électrique ;

[Fig.2] La figure 2 est une vue tridimensionnelle schématisant un noyau d’eau du modèle de carter de la figure 1 ;

[Fig.3] La figure 3 est une vue schématique tridimensionnelle de détail en coupe du noyau d’eau de la figure 2 au niveau d’un plan de colle ;

[Fig.4] La figure 4 est une vue schématique en coupe du détail de la figure 3 ; et,

[Fig.5] Les figures 5a, 5b et 5c sont des vues schématiques en coupe de détail similaires à la figure 4 illustrant différents modes de réalisation d’un assemblage selon l’invention,

[Fig 6] La figure 6 est une vue schématique et partielle, en coupe, d’un exemple d’une conduite d’un carter selon l’invention DESCRIPTION DETAILLEE D’UN MODE DE REALISATION

[0019] En référence aux figures 1 à 4, nous allons décrire brièvement la manière de réaliser une pièce par moulage en mousse perdue. Nous allons illustrer le propos à partir d’un carter de machine électrique tournante comprenant un noyau d’eau permettant un refroidissement de cette dernière. Pour réaliser un tel carter, un modèle en mousse perdue 1 est réalisé à partir d’un ensemble de parties 10,1 1 ,12,13,14,15 qui sont ensuite assemblées par collage, du moins les parties qui sont adjacentes deux à deux. Pour cela, comme illustré à la figure 4, la première partie 1 1 comporte une première surface de collage 1 1 1 et la deuxième partie 12 comporte une deuxième surface de collage 121 . Les première 1 1 1 et deuxième 121 surfaces de collage sont alors enduites de colle puis mises en contact l’une avec l’autre pour assemblage des première 1 1 et deuxième 12 parties l’une avec l’autre. Les première 1 1 1 et deuxième 121 surfaces de collage définissent, une fois l’assemblage effectué, un plan de colle 19.

[0020] Dans le cas illustré aux figures, la première partie 1 1 comporte un premier tronçon 21 d’une conduite 2 dans laquelle est destiné à circuler un liquide de refroidissement. La deuxième partie 12 comporte un deuxième tronçon 22 de la conduite 2. La conduite 2 délimite alors le noyau d’eau. Les premier 21 et deuxième 22 tronçons débouchent respectivement sur les première 1 1 1 et deuxième 121 surfaces de collage. Lors de l’assemblage précité, les premier 21 et deuxième 22 tronçons viennent en prolongement l’un de l’autre et un bourrelet de colle 3 se forme dans la conduite 2 en s’étendant en saillie dans cette dernière. De ce fait, une restriction d’une section S de la conduite 2 se produit dans la conduite 2 au niveau du plan de colle 19, comme cela est illustré schématiquement aux figures 3 et 4. Ceci est préjudiciable dans une application de refroidissement d’un carter de machine électrique tournante où une telle restriction de section peut être supérieure à 50% de la section S initiale souhaitée de la conduite 2.

[0021] En référence aux figures 5A à 5D, nous allons décrire un assemblage selon l’invention qui permet de s’affranchir au maximum de la restriction de section précitée due au bourrelet de colle 3 et ainsi réduire au maximum les pertes de charge d’un écoulement c circulant dans la conduite ainsi réalisée. L’assemblage selon l’invention prévoit de réaliser un élargissement local de section S’ au niveau du débouché d’au moins un des premier 21 et deuxième 22 tronçons sur la surface de collage associée. En variante, l’assemblage selon l’invention prévoit de réaliser un élargissement local de section S’ au niveau du débouché de l’autre des premier 21 et deuxième 22 tronçons sur la surface de collage associée. Les figures 5A à 5D illustrent différentes réalisations non limitatives de cette variante de réalisation. Ainsi, lors du collage des première 1 1 et deuxième 12 parties l’une sur l’autre, le bourrelet de colle 3 se forme dans un espace de l’élargissement local de section S’ tout en permettant de conserver, au droit du bourrelet de colle 3, au moins la section S de la conduite 2. Ainsi le flux C de liquide circulant dans la conduite 2 n’est que très peu perturbé par la présence du bourrelet de colle 3 dans l’élargissement local de section S’.

[0022] De manière générale, l’élargissement local de section S’ présente une profondeur P mesurée depuis la surface de colle 1 1 1 ,121 considérée. Par exemple, la profondeur est supérieure ou égale à 1 mm. D’autre part, l’élargissement local de section S’ présente une valeur d’élargissement e par rapport à une périphérie de la section S de la conduite 2. Par exemple, la valeur d’élargissement e est supérieure ou égale à 1 mm.

[0023]A la figure 5A, l’élargissement local de section S’ comporte un chambrage 16 de profondeur P. Ce chambrage 16 est ici réalisé à la fois sur les première 1 1 et deuxième 12 parties du modèle en mousse perdue 1 . En variante, le chambrage 16 n’est réalisé que sur l’une des première 1 1 et deuxième 12 parties.

[0024]A la figure 5B, l’élargissement local de section S’ comporte un chambrage 16 de profondeur P complété par une fraisure 17 d’angle a. Ces chambrages 16 et fraisures 17 sont ici réalisés à la fois sur les première 1 1 et deuxième 12 parties du modèle en mousse perdue 1 . En variante, les chambrages 16 et fraisures 17 ne sont réalisés que sur l’une des première 1 1 et deuxième 12 parties. L’angle a est supérieur ou égal à 10°.

[0025]A la figure 5C, la variante de réalisation de l’assemblage selon l’invention est un mixte des variantes illustrées aux figures 5A et 5B. L’élargissement local de section S’ comporte un premier chambrage 16 de profondeur P sur l’une 1 1 des première 1 1 et deuxième 12 parties et un deuxième chambrage 16 de profondeur P complété par une fraisure 17 d’angle a sur l’autre 12 des première 1 1 et deuxième 12 parties. Par exemple, comme cela est illustré sur la figure 5C, l’écoulement c rencontre d’abord le premier chambrage 16, puis passe le bourrelet de colle 3 compris dans l’élargissement de section, puis le deuxième chambrage 16 et enfin la fraisure 17 avant de poursuivre dans la conduite aval.

[0026]A la figure 5D, l’élargissement local de section S’ comporte une fraisure 17 d’angle a. Cette fraisure 17 est ici réalisée à la fois sur les première 1 1 et deuxième 12 parties du modèle en mousse perdue 1 . En variante, la fraisure 17 n’est réalisée que sur l’une des première 1 1 et deuxième 12 parties. L’angle a est supérieur ou égal à 10°.

[0027] Il est possible de prévoir d’autres agencements ou formes à l’élargissement local de section S.

[0028] Lors de simulations d’écoulement, la Demanderesse a comparé différents cas d’assemblage entre eux. Les résultats comparatifs sont rassemblés dans le Tableau 1 ci-dessous. Le cas de référence correspond à celui de l’art antérieur, illustré à la figure 4. Les cas 1 , 2 et 3 correspondent respectivement à ceux illustrés aux figures 5A, 5C et 5D. Dans tous les cas, la section S a pour diamètre 6mm et le bourrelet de colle 3 présente une hauteur de 1 5mm qui correspond à la valeur de l’élargissement e. Dans le cas 1 , la profondeur P du chambrage est de 4.5mm de part et d’autre du plan de colle 19. Dans le cas 2, la profondeur P du chambrage est de 2.5 mm de part et d’autre du plan de colle 19 et l’angle a est de 90°. Dans le cas 3, la profondeur P du chambrage est de 8.5 mm de part et d’autre du plan de colle 19 et l’angle a est de 20°. Ces simulations ont porté sur une température de 25 °C et un fluide formé d’eau glycolée 50/50.

[0029] La réduction de la perte de charge entre le cas de référence et les cas 1 à 3 est donnée par le ratio perte de charge du cas de référence (Dp ref)/perte de charge du cas 1 ,2 ou 3 (Dp). La réduction est d’un ratio compris entre 7.2 et 10.5 comme illustré dans le Tableau 1 ci-après. [Tableau 1 ]

[0030] La figure 6 est un schéma d’une conduite 100 d’un carter selon l’invention. Le fluide de refroidissement s’écoule dans la conduite 100 suivant la direction A. La conduite 100 présente une section transversale S _c de hauteur variable. Dans le mode de réalisation de la figure 6, la section S _c est élargie dans une zone E de la conduite. Des évidements 101 sont ainsi ménagés dans la conduite. D’autre part, l’élargissement local de section S _c présente une valeur d’élargissement e _c par rapport à une périphérie de la section S _c de la conduite 100. Par exemple, la valeur d’élargissement e _c est supérieure ou égale à 1 mm.

[0031] La conduite 100 schématisée à la figure 6 présente un bourrelet 3’. La section S _c a par exemple un diamètre de 6mm. Le bourrelet 3’ présente par exemple une hauteur de 1 ,5 mm. Dans un mode de réalisation représenté, la valeur de l’élargissement e _c est égale à la hauteur des bourrelets, c’est-à-dire égale à 1 ,5 mm.

[0032]La conduite 100 du carter peut en variante présenter des profils similaires à ceux illustrés aux figures 5B, 5C et 5D pour un modèle en mousse perdue selon l’invention.

[0033] Dans ce qui précède, l’assemblage selon l’invention a été décrit en relation avec un carter de machine électrique tournante. Cette dernière peut être une machine synchrone ou asynchrone. Elle est notamment une machine de traction ou de propulsion de véhicules automobiles électriques (Battery Electric Vehicle) et/ou hybrides (Hybrid Electric Vehicle - Plug-in Hybrid Electric Vehicle), telles que voitures individuelles, camionnettes, camions, bus, cars. La machine électrique tournante 1 selon l’invention peut être mise en oeuvre dans des applications industrielles et/ou de production d’énergie, telles qu’éolienne, bateau, sous-marin.

[0034] D’autre part, l’assemblage selon l’invention qui vient d’être décrit peut s’appliquer à toutes réalisations de pièces moulées à mousse perdue comportant des conduites de circulation de fluide de sorte à minimiser au maximum les pertes de charge au niveau des plans de colle coupant lesdites conduites.

[0035] Bien entendu, il est possible d’apporter à l’invention de nombreuses modifications sans pour autant sortir du cadre de celle-ci.